ES2284595T3 - Aparato optico de escaneado por haz multiple y aparato de formacion de imagenes que lo utiliza. - Google Patents
Aparato optico de escaneado por haz multiple y aparato de formacion de imagenes que lo utiliza. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato óptico de escaneado de haces múltiples, que comprende: medios de fuente de luz (1) que tienen una serie de zonas emisoras de luz (1a, 1b) adaptadas para emitir una serie de haces de luz, cuyas direcciones de polarización no son paralelas ni ortogonales entre sí; medios ópticos incidentes (8) para hacer que dicha serie de haces de luz emitidos desde las partes emisoras de luz (1a, 1b) de dicha fuente de luz (1) incidan sobre medios de desvío (5); y medios ópticos de escaneado (6) que comprenden como mínimo un elemento óptico refractivo (6a, 6b) fabricado en resina zeonex para formar una imagen sobre una superficie (7) por escaneado con la serie de haces de luz desviados por dichos medios deflectores (5); en el que dichos medios ópticos de escaneado (6) tienen, como mínimo, un elemento óptico de escaneado (6a, 6b) moldeado en una resina; en el que la dirección de los ejes principales de birrefringencia en las partes extremas de dicho elemento o elementos ópticos de escaneado (6a, 6b)forma una distribución asimétrica debido a la distribución de esfuerzos generada en la refrigeración en el proceso de moldeo de dicho elemento o elementos ópticos de escaneado; y en el que si h es la anchura de la dirección de subescaneado de dicho elemento o elementos ópticos de escaneado (6a, 6b) y d es la anchura en la dirección óptica del eje, se satisface la relación h/d < 1, 8; en la que si t es la anchura de dirección de subescaneado del haz de luz que pasa por dicho elemento o elementos ópticos de escaneado se satisface la relación h/t < 15; y medios de ajuste de rotación que son capaces de provocar la rotación de cada una de la serie de partes emisoras de luz independientemente, a efectos de ajustar la diferencia de ángulo de polarización entre los haces de luz emitidos de la serie de partes emisoras de luz a no más de 20º, de manera que la gama de errores de intervalos entre líneas de escaneado, utilizadas para formar la imagen en la dirección de subescaneado, no es superior a 1/5del error de intervalo de línea de escaneado deseado.
Description
Aparato óptico de escaneado por haz múltiple y
aparato de formación de imágenes que lo utiliza.
La presente invención se refiere a un aparato
del tipo de escaneado de haz múltiple y a un aparato para la
formación de imágenes que lo utiliza y, más particularmente, a un
aparato para la formación de imágenes, tal como una impresora por
haz de rayos láser que tiene, por ejemplo, un proceso
electrofotográfico, una máquina copiadora digital, o una impresora
multifuncional, en la que una serie de haces de luz procedentes de
medios de fuente de luz que tienen una serie de partes o zonas de
emisoras de luz son desviados por un espejo poligonal que sirve
como deflector óptico y, a continuación, se provoca su escaneado o
barrido óptico sobre una superficie a escanear con intermedio de
medios ópticos de escaneado que tienen una característica
f-\theta, a efectos de registrar información sobre
imágenes.
Un aparato óptico de escaneado (sistema óptico
de escaneado) utilizado convencionalmente para un aparato para la
formación de imágenes está diseñado frecuentemente para guiar un haz
de luz emitido desde un dispositivo de fuente de luz a medios de
desviación a través de medios ópticos incidentes, y para formar la
imagen de un punto por el haz luminoso desviado por medios
deflectores, y provocar su recorrido o barrido sobre una superficie
a escanear con intermedio de medios ópticos de escaneado que tienen
una característica f-\theta.
Junto con mejoras recientes de rendimiento y
capacidad multifuncional de aparatos para la formación de imágenes,
también son necesarios aparatos ópticos de escaneado que funcionen a
elevadas velocidades. Para cumplir con esta exigencia de
funcionamiento a alta velocidad, se utilizan una serie de fuentes de
luz (partes o zonas emisoras de luz). Por ejemplo, en la solicitud
de Patente Japonesa publicada No. 9-54263, se
utiliza como medio de fuente de luz un chip de láser de haces
múltiples para emitir una serie de haces de luz dispuestos
linealmente (haces láser) desde un chip.
En un aparato para la formación de imágenes, de
modo general, si el intervalo entre las líneas de escaneado en la
dirección de subescaneado cambia dependiendo de la posición debido a
diferentes razones, la calidad de la imagen impresa se degrada.
Especialmente, este fenómeno tiene lugar en un aparato óptico de
escaneado de haces múltiples que tienen una serie de partes o zonas
emisoras de luz a causa de la presencia de la pluralidad de zonas o
partes emisoras de luz.
El documento EP 0804015 da a conocer un aparato
de escaneado de haces múltiples que utiliza polarizadores que
selectivamente transmiten una dirección de polarización
predeterminada de los haces de luz emitidos, a efectos de minimizar
deficiencias dependientes de la polarización.
El documento US 5786911 da a conocer un aparato
de escaneado de haces múltiples con la posibilidad de hacer girar
los elementos láser a efectos de ajustar la dirección de
polarización del haz de luz emitido.
Es un objetivo de la presente invención dar a
conocer un aparato óptico de escaneado de haces múltiples, que
reduce los errores en los intervalos entre las líneas de escaneado
en una dirección de subescaneado dentro de la zona de escaneado
efectiva al disponer elementos tales que el error del intervalo de
subescaneado entre las líneas escaneado sobre la superficie de
escaneado, que es provocado por la diferencia de ángulo de
polarización entre los haces de luz emitidos desde una serie de
zonas o partes emisoras de luz, está comprendido dentro de un
valor/nivel predeterminado, realizando por lo tanto una impresión de
alta calidad a un coste relativamente bajo, haciendo referencia
también a un aparato para la formación de imágenes que lo
utiliza.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se da
a conocer un aparato óptico de escaneado de haces múltiples de
acuerdo con la reivindicación 1.
Según otro aspecto del aparato óptico de
escaneado, según la presente invención, dicho aparato tiene una
serie de elementos ópticos de escaneado realizados en una resina
sintética.
Según otro aspecto del aparato óptico de
escaneado, según la invención, dichos medios ópticos de escaneado
comprenden un elemento óptico de escaneado realizado en cristal.
En otro aspecto adicional de la invención, se da
a conocer un aparato para la formación de imágenes, tal como se
define en la reivindicación 4.
En el aspecto adicional de la presente
invención, se da a conocer un aparato para la formación de imágenes
que comprende además un controlador de la impresora para convertir
datos de código recibidos desde un dispositivo externo en una señal
de imagen, y para introducir la señal de imagen en dicho aparato
óptico de escaneado.
La figura 1 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal de un aparato óptico de escaneado de
haces múltiples;
la figura 2 es una vista que muestra la
disposición de las partes o zonas emisoras de luz;
la figura 3 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal de un aparato óptico de escaneado de
haces múltiples en la dirección principal de escaneado;
la figura 4 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal en la dirección principal de escaneado en
la primera realización de la presente invención;
la figura 5 es una vista que muestra la
disposición de medios de fuente de luz, de acuerdo con la primera
realización de la presente invención;
la figura 6 es una vista que muestra otra
disposición de los medios de fuente de luz, de acuerdo con la
primera realización de la presente invención;
la figura 7 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal en la dirección principal de escaneado,
no representando una realización de la presente invención;
la figura 8 es una vista que muestra la
disposición de los medios de fuentes de luz;
la figura 9 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal de otro aparato óptico de escaneado de
haces múltiples en la dirección principal de escaneado;
la figura 10 es una vista que muestra la
relación de posición entre haces de luz de otro aparato óptico de
escaneado de haces múltiples;
la figura 11 es una vista que muestra la
relación de posición entre haces de luz y sus posiciones de
formación de imágenes de otro aparato óptico de exploración de haces
múltiples;
la figura 12 es una vista que muestra la
relación de posición entre las líneas de escaneado en el momento de
descentrado de otro aparato óptico de escaneado de haces
múltiples;
la figura 13 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal de otro aparato óptico de escaneado de
haces múltiples en la dirección principal de escaneado;
la figura 14 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal de otro aparato óptico de escaneado de
haces múltiples en la dirección principal;
la figura 15 es una vista, en sección, que
muestra la parte principal en la dirección de subescaneado de un
aparato para formación de imágenes (impresora electrofotográfica)
utilizando un aparato óptico de escaneado, según la presente
invención;
la figura 16 es una vista que muestra la
relación entre un eje principal y una dirección de polarización (P)
de un haz incidente;
la figura 17 es una vista frontal de un elemento
óptico;
la figura 18 es una vista que muestra la
distribución de eje principal en la parte central de una lente;
las figuras 19A y 19B son vistas que muestran
las distribuciones de eje principal en las partes extremas de una
lente;
las figuras 20A y 20B son vistas que muestran
direcciones de polarización de un haz incidente;
la figura 21 es una vista que muestra la
distribución ideal de intensidad en un punto;
la figura 22 es una vista que muestra la
distribución de intensidad en un punto de un extremo de un haz de
luz;
la figura 23 es una vista que muestra la
distribución de intensidad en un punto cuando la dirección de
polarización es desviada;
la figura 24 es una vista que muestra la
transcripción de la distribución de intensidad en un punto cuando la
dirección de polarización es desviada;
la figura 25 es una vista que muestra la
desviación de una línea de polarización;
las figuras 26A, 26B, 26C, 26D y 26E son vistas
explicativas que muestran desviaciones de las líneas de escaneado
cuando se encuentra presente una única parte o zona emisora de luz o
dos partes o zonas emisoras de luz;
la figura 27 es una vista que muestra la
distribución de fase entre haces de luz;
la figura 28 es una vista que muestra la
distribución de fase entre haces de luz;
la figura 29 es una vista que muestra la
dirección de polarización de una parte del haz de luz después de
pasar a través de una lente de resina sintética;
las figuras 30A, 30B y 30C son vistas que
muestran sendas direcciones de polarización de una parte del haz de
luz;
las figuras 31A y 31B son vistas que muestran
sendas relaciones entre las direcciones de polarización de los haces
de luz incidente y de salida y el eje principal;
la figura 32 es una vista que muestra la
dirección de polarización de una parte del haz de luz, después de
pasar a través de una lente de resina sintética;
la figura 33 es una vista explicativa que
muestra la relación entre los ejes principales de birrefringencia y
una distribución de esfuerzos generados en una lente de resina
sintética;
las figuras 34A y 34B son vistas explicativas
que muestran desviaciones de líneas de escaneado cuando se dispone
de cuatro partes o zonas emisoras de luz;
la figura 35 es una vista explicativa que
muestra un ejemplo utilizando una única lente de escaneado de resina
sintética, según la presente invención; y
la figura 36 es una vista explicativa en la que
se dispone de una única parte o zona emisora de luz.
En un aparato de formación de imágenes, de modo
general, si el intervalo entre las líneas de escaneado en la
dirección de subescaneado varía, dependiendo de la posición o
diferentes razones, la calidad de la imagen impresa se degrada. En
especial, este fenómeno tiene lugar fácilmente en un aparato óptico
de escaneado de haces múltiples que tiene una serie de partes o
zonas emisoras de luz a causa de la presencia de la pluralidad de
zonas emisoras de luz.
Las causas de este fenómeno son las
siguientes:
(1) La superficie óptica (sistema óptico) no ha
sido fabricado para adaptarse con el valor de diseño.
(2) La amplificación en la dirección de
subescaneado (amplificación de subescaneado) de los medios ópticos
de escaneado no es constante con respecto a la dirección principal
de escaneado.
(3) El haz de luz no incide perpendicularmente
sobre la superficie del tambor fotosensible.
Además, el intervalo entre líneas de escaneado
en la dirección de subescaneado cambia también cuando los haces de
luz emitidos desde la pluralidad de partes o zonas emisoras de luz
tienen diferentes ángulos de polarización.
Muchos aparatos ópticos de escaneado utilizan un
elemento óptico (lente de plástico) fabricado en una resina
sintética como medio óptico de escaneado, a efectos de reducir
costes y de mejorar el proceso de conformación superficial. Dado
que un elemento óptico realizado a base de una resina óptica tiende
a tener birrefringencia, el índice de refracción del dicho elemento
óptico realizado a base de una resina sintética varía dependiendo
de la dirección de polarización del haz incidente. Cuando un haz de
luz incide sobre un elemento óptico de este tipo, el haz de luz se
divide en dos haces de luz cuyas direcciones de polarización son
perpendiculares entre sí. Los dos haces de luz se propagan por la
lente y son sintetizados después de salir de la misma. En esta
descripción, las dos direcciones de polarización perpendiculares
entre sí se indicarán como ejes principales.
Si se supone que (P) es la dirección de
polarización de un haz de luz incidente cuando incide un haz de luz
(La) (no mostrado) sobre un elemento óptico (GA) desde una dirección
perpendicular a la superficie del papel, tal como se ha mostrado en
la figura 16, siendo (No) y (Ne) los ejes principales de
birrefringencia del elemento óptico (GA), y siendo (\theta) el
ángulo formado por la dirección de polarización (P) del haz
incidente (La) y el eje principal (Ne) de birrefringencia. En esta
situación, el haz de luz se divide en dos componentes de luz
polarizada, es decir, un componente de luz polarizada (Po) en
dirección (No) y un componente de luz polarizada (Pe) en dirección
(Ne) en el elemento óptico (GA). Los componentes de luz polarizada
(Po) y (Pe) se propagan de acuerdo con sus índices de refracción.
Por esta razón, se genera una diferencia de fase entre las
componentes de la luz polarizada, y la luz polarizada linealmente
cambia a luz polarizada elípticamente o similar.
Las componentes de luz polarizada Po y Pe vienen
dadas, respectivamente, por las ecuaciones Po = P\cdotSen\theta
y Pe = P\cdotcos\theta. La intensidad de cada una de las
componentes de luz polarizada Po y Pe es proporcional a su
cuadrado.
En un aparato óptico de escaneado, un haz de luz
desviado por medios de desviación pasa por medios ópticos de
escaneado (sistema óptico f-\theta) mientras se
desplaza en la dirección principal de exploración y cambiando su
posición. Los medios ópticos de escaneado utilizan frecuentemente,
por ejemplo, un elemento óptico moldeado a efectos de reducción de
costes. Este elemento óptico tiene birrefringencia que cambia
dependiendo de la posición, debido a una distribución de
temperatura y distribución de esfuerzos generados en el molde cuando
tiene lugar el enfriamiento, tal como se describirá, haciendo
referencia a las figuras 17, 18, 19A, y 19B.
En especial, el moldeo utilizando un material de
resina sintética es ventajoso en términos de costes pero provoca
fácilmente birrefringencia. En una lente moldeada por enfriamiento
durante un tiempo reducido del orden de 5 minutos, las direcciones
de los ejes principales de birrefringencia cambian principalmente
dependiendo de la posición en la lente.
La figura 33 es una vista en planta que muestra
el elemento óptico (lente) GA utilizado en medios ópticos de
escaneado, con observación desde la dirección de un eje óptico (OA).
La figura 33 muestra la distribución de esfuerzos en la lente. Los
esfuerzos internos actúan en una dirección perpendicular a las
curvas mostradas en la figura 33. Los ejes principales de
birrefringencia están dirigidos en direcciones horizontal y vertical
con respecto a las curvas.
La figura 17 es una vista en planta del elemento
óptico (lente) GA utilizado en los medios ópticos de escaneado
cuando se efectúa la observación desde la dirección del eje óptico
(OA). Haciendo referencia a la figura 17, el haz de luz (30) pasa
por una zona de la parte central de la lente, un haz de luz (31)
pasa por una zona de la parte extrema de la lente, y un haz de luz
(32) pasa a través de una zona de la otra parte extrema de la
lente. Las figuras 18, 19A y 19B son vistas que muestran las
direcciones de los ejes principales de birrefringencia del elemento
óptico en los haces de luz (30), (31) y (32) de un elemento óptico
(6A) mostrado en la figura 17, respectivamente.
Tal como se ha mostrado en las figuras 18, 19A,
y 19B, las direcciones de los ejes principales de birrefringencia
cambian dependiendo de la posición de la lente. La razón de ello es
que las direcciones de los ejes principales de birrefringencia
están afectadas por la distribución de temperatura que es generada
en el enfriamiento durante el moldeo. Por ejemplo, las direcciones
de los ejes principales en la sección del haz de luz (30) que pasa
por la parte central de las lentes casi se acopla sobre el eje largo
(dirección principal de escaneado) y el eje corto (dirección de
subescaneado) de la lente, a causa de la simetría en la dirección
vertical y horizontal de la lente, tal como se ha mostrado en la
figura 18. En este momento, si la dirección de polarización del haz
incidente (La) que incide sobre el elemento óptico (GA) se acopla al
eje longitudinal (Y) o al eje corto (Z), tal como se ha mostrado en
la figura 20A, el ángulo formado por la dirección de polarización
(P) del haz incidente y el eje principal es casi de 0º o 90º, y
difícilmente se generan componentes de luz polarizada en diferentes
direcciones en la lente. Por lo tanto, un punto sobre la superficie
de escaneado obtenido en este momento tiene casi una distribución
de intensidad ideal indicada por la curva (36) de la figura 21.
Haciendo referencia a la figura 21, la abscisa representa la
dirección de subescaneado, y la ordenada representa la distribución
de intensidad del punto formado. Esta relación entre la ordenada y
la abscisa es aplicable también a las figuras 22, 23, y 24 que se
describirán más adelante.
Por el contrario, por ejemplo, cuando la
dirección de polarización (P) del haz incidente (La), que pasa por
la parte central de la lente, es inclinada con respecto al eje largo
(Y) o al eje corto (Z), tal como se ha mostrado en la figura 20B,
una componente de luz polarizada en una dirección distinta es
generada de acuerdo con la inclinación. En este caso, dado que el
ángulo (\theta) formado por la dirección de polarización (P) y el
eje principal difícilmente cambia en la totalidad de la zona del haz
de luz, se genera una diferencia de fase casi uniforme en el haz de
luz. Por lo tanto, el punto obtenido finalmente tiene una
distribución de intensidad casi ideal igual que la curva (36),
mostrada en la figura 21, igual que en el caso en el que la
dirección de polarización (P) del haz incidente se acopla al eje
largo o al eje corto de la lente.
No obstante, las inclinaciones de los ejes
principales en la sección del haz de luz (31) que pasa por la parte
externa de la lente tienen una distribución asimétrica en dirección
vertical, tal como se ha mostrado en la figura 19A. En este caso,
las inclinaciones de los ejes principales varían dependiendo de la
posición dentro del haz de luz, y las inclinaciones de los ejes
principales se hacen más grandes con el alejamiento con respecto a
la parte central hacia la parte extrema de la lente. Como resultado
de ello, incluso en el caso en que el haz incidente (La) pasa a ser
incidente sobre el elemento óptico (GA) teniendo la dirección de
polarización (P) en la dirección del eje largo (Y) o del eje corto
(Z) de la lente, tal como se ha mostrado en la figura 20A, una
componente de luz polarizada distinta del haz incidente aparece en
el haz de luz que se propaga a través de la lente, y la cantidad de
luz polarizada cambia dependiendo de la posición en el haz de luz.
La figura 29 muestra la situación polarizada del haz de luz después
de pasar por la parte final de la lente.
Haciendo referencia a la figura 29, tres
conjuntos de flechas perpendiculares entre sí indican ejes
principales, igual que en las figuras 19A y 19B, y dos elipses en
los lados superior e inferior y la línea horizontal en el centro
indican los estados de polarización del haz de luz después de pasar
por la lente. Las flechas sobre las elipses indican las direcciones
de rotación de la luz polarizada. Haciendo referencia a la figura
29, la componente de luz transmitida a través de la parte central
sale en el mismo estado polarizado que el del haz incidente, porque
la dirección de polarización del haz incidente se acopla a la
dirección del eje principal. Por otra parte, los componentes de luz
transmitidos a través de las partes superior e inferior son
convertidos de luz polarizada linealmente a luz polarizada
elípticamente, tal como se ha mostrado en la figura 29, porque la
dirección de polarización del haz incidente no se acopla con la
dirección del eje principal.
Las componentes de luz polarizada muestran
direcciones de rotación, tal como se muestra en la figura 29. Esto
se describirá más adelante de forma detallada.
Las figuras 31A y 31B son vistas que muestran la
relación entre la dirección de polarización de un haz incidente,
ejes principales, y dirección de polarización de un haz de salida.
La figura 31A muestra una componente de la luz en la parte superior
del haz de luz, y la figura 31B muestra una componente de luz en la
parte inferior del haz de luz. El haz de luz que pasa a ser
incidente sobre las lentes se divide en dos haces de luz de acuerdo
con las direcciones de los ejes principales. Haciendo referencia a
las figuras 31A y 31B, el haz de luz es dividido en haces de luz
que tienen componentes de luz polarizadas en las direcciones (Ne) y
(Ne). Al pasar los haces de luz divididos a través de una lente que
tiene birrefringencia, la fase de la componente de luz polarizada
en dirección (Ne) se desplaza de la de la componente de luz
polarizada en la dirección (No). Como consecuencia, el haz de luz
sintetizado después de salir de la lente es convertido de luz
polarizada linealmente en luz polarizada elípticamente. Suponiendo
que la fase de la componente de luz polarizada en la dirección (Ne)
está retardada con respecto a la de la dirección (No) en \pi/4, se
obtiene luz polarizada elípticamente que tiene una dirección de
rotación, tal como se ha mostrado en las figuras 31A ó 31B.
En este momento, dado que las direcciones de
inclinación de los ejes principales se han invertido con respecto
al centro, la dirección de rotación de la luz polarizada está
también invertida con respecto al centro.
La rotación y vibración de cada una de las
componentes de luz polarizada en el haz de luz no son aleatorios.
Cuando la componente de luz polarizada en la parte superior del haz
de luz indica la dirección (1) de la figura 32, cada una de las
componentes de luz polarizada en el centro y parte inferior del haz
de luz indica su dirección (1). Cuando la componente de luz
polarizada en la parte superior indica direcciones (2), (3), y (4)
en la figura 32, cada una de las componentes de luz polarizada en
el centro y parte baja del haz de luz indica las direcciones (2),
(3), y (4), respectivamente. Para una distribución de polarización
en dicho haz de luz con una temporización arbitraria, la componente
de luz polarizada en dirección horizontal de la figura 29, que se
acopla con la dirección de polarización del haz incidente, es
dirigida en la misma dirección con independencia de la posición del
haz de luz. Por otra parte, las componentes de los lados superior e
inferior de la figura 29, que son perpendiculares a la dirección de
polarización del haz incidente, son dirigidas en direcciones
opuestas con respecto a la parte central.
Las figuras 30A-30C son vistas
que muestran las direcciones de polarización de haces salientes de
las posiciones respectivas en la temporización (2) de la figura
29.
El conjunto de flechas de la figura 30A indica
la dirección de polarización en la parte superior del haz emergente,
y sus componentes horizontal y vertical con respecto a la dirección
de polarización del haz incidente. Los conjuntos de flechas de las
figuras 30B y 30C indican las direcciones de polarización en las
respectivas posiciones en el haz de salida, y sus componentes
horizontal y vertical con respecto a las direcciones de polarización
del haz incidente.
Tal como se ha descrito en lo anterior, todas
las componentes en la dirección paralela (dirección horizontal) a
la dirección de polarización del haz incidente son dirigidas en la
misma dirección, mientras que las componentes en la dirección
(dirección vertical) perpendicular a la dirección de polarización
del haz incidente son dirigidas en direcciones opuestas con
respecto a la parte central, tal como se ha mostrado en las figuras
30A y 30C.
Cuando este estado de componentes
perpendiculares a la dirección de polarización del haz incidente es
expresado por la forma de una distribución de diferencia de fase,
el haz de luz tiene una distribución de diferencia de fase, tal
como se ha mostrado en la figura 27. Haciendo referencia a la figura
27, las abscisas representan la dirección vertical (dirección -Z-)
de las lentes (GA), y las ordenadas representan la diferencia de
fase de la luz polarizada perpendicular a la dirección de
polarización del haz incidente con respecto a la fase en el centro
del haz de luz (31).
Un haz de luz cuyas componentes se encuentran en
fase forma una imagen de un punto, pero un haz de luz cuyas
componentes tienen fases invertidas forma una serie de imágenes de
puntos, tal como es bien sabido. Tal como se ha descrito, la fase
de una componente perpendicular a la dirección de polarización del
haz incidente que pasa por una parte extrema de la lente está
invertida con respecto al centro de la dirección de subescaneado.
Como resultado de ello, una componente de luz polarizada
perpendicular a la dirección de polarización (P) del haz incidente
forma una imagen de un punto, que tiene una distribución de
intensidad con dos picos indicados por la curva (38c) de la figura
22 sobre la superficie de escaneado. Por otra parte, dado que una
componente de luz polarizada paralela a la dirección de
polarización (P) del haz incidente tiene una fase uniforme en el
haz de luz, el punto formado sobre la superficie de escaneado es un
punto normal con una distribución de intensidad indicada por la
curva (38b) de la figura 22. Los dos componentes de luz polarizada
son perpendiculares entre sí, y por lo tanto no se interfieren una
con otra. Por lo tanto, el punto obtenido finalmente es un punto
ampliado indicado por la curva (38a) obtenida por superposición de
las dos curvas (38b) y (38c) mostradas en la figura 22.
Cuando la dirección de polarización (P) del haz
incidente (La) es inclinada con respecto al eje largo (Y) o al eje
corto (Z) del elemento óptico (GA), tal como se ha mostrado en la
figura 20B, la dirección de polarización (P) del haz incidente no
se acopla con la dirección del eje principal, incluso en el centro
del haz de luz (La). Por esta razón, el haz de luz tiene una
distribución de diferencia de fase que se ha mostrado en la figura
28. Haciendo referencia a la figura 28, las abscisas representan la
dirección vertical (dirección -Z-) de las lentes (GA), y las
ordenadas representan la diferencia de fase de luz polarizada
perpendicular a la dirección de polarización del haz incidente.
Haciendo referencia a la figura 28, la
diferencia de fase está invertida en una posición separada con
respecto al centro, a diferencia de la figura 27. La razón de ello
es que la dirección de polarización (P) del haz incidente está
inclinada, tal como se ha mencionado anteriormente, y por lo tanto
la dirección de polarización (P) del haz de luz se acopla con la
dirección del eje principal en la posición separada con respecto al
centro. A causa de la influencia de desviación de la posición de
inversión de fase con respecto al centro, la componente de luz
polarizada perpendicular a la dirección de polarización (P) del haz
incidente forma, sobre la superficie de escaneado, un punto que
tiene una distribución de intensidad con dos picos desviados con
respecto al centro, tal como se ha indicado por la curva (39c) de la
figura 23.
Por otra parte, una componente paralela a la
dirección de polarización (P) del haz incidente tiene una fase
uniforme en el haz de luz, igual que antes de la inclinación del haz
incidente, y por lo tanto forma, sobre la superficie de escaneado,
un punto normal que tiene una distribución de intensidad indicada
por la curva (39b) de la figura 23. Las dos componentes de luz
polarizada son perpendiculares entre sí, y por lo tanto no
interfieren una con otra. Por lo tanto, el punto finalmente obtenido
es un punto agrandado desviado al lado izquierdo (el lado inferior
de la lente), tal como se ha indicado por la curva (39a) obtenida
por superposición de las dos curvas (39b) y (39c) que se han
mostrado en la figura 23.
En el otro extremo, dado que los ejes
principales tienen inclinaciones inversas con respecto a las de la
figura 19A, tal como se ha mostrado en la figura 19B, el punto
obtenido finalmente sobre la superficie de escaneado es un punto
agrandado desviado hacia el lado derecho (lado superior de la
lente), a diferencia de la curva (39a) mostrada en la figura 23.
Si la dirección de polarización (P) del haz
incidente no se acopla con el eje largo o el eje corto de la lente,
la posición máxima o posición pico de la distribución de intensidad
de un punto sobre la superficie de escaneado se desplaza, tal como
se ha mostrado en la figura 24, dado que el haz de luz cambia su
posición de transmisión sobre la lente, y la línea de escaneado
finalmente obtenida sobre la superficie de escaneado está inclinada,
tal como se ha mostrado en la figura 25.
Cuando se encuentra presente solamente una parte
emisora de luz, todas las líneas de escaneado sobre la superficie
de escaneado (SP) están inclinadas de la misma manera en la región
de escaneado efectiva, tal como se muestra en la figura 26A. Por
esta razón, la influencia sobre la calidad de impresión es
relativamente pequeña. No obstante, cuando se encuentra presente
una serie de partes o zonas emisoras de luz, y éstas no tienen una
dirección de polarización uniforme (P), las líneas de escaneado
sobre la superficie de escaneado (SP) son inclinadas de diferentes
maneras en la zona de escaneado efectiva, tal como se ha mostrado en
las figuras 26B-26E, con el resultado de la
degradación de la calidad de impresión.
Las figuras 26B-26E muestran
ejemplos de dos zonas emisoras de luz en un aparato de escaneado
óptico. Una línea de escaneado formada por un haz de luz emitido
desde una parte emisora de luz (A) está definida como línea (A), y
una línea de escaneado formada por un haz de luz emitido por la otra
parte emisora de luz (B) está definida como línea (B). Las
inclinaciones de las líneas de escaneado sobre la superficie de
escaneado se han mostrado en correspondencia con las direcciones de
polarización (P) de las partes emisoras de luz (A) y (B).
Haciendo referencia a las figuras 26B y 26E, el
intervalo entre las líneas de adyacentes de escaneado (A) y (B) de
las líneas de escaneado formadas sobre la superficie de escaneado
cambia en la dirección principal de escaneado en la región efectiva
de escaneado. El intervalo de subescaneado entre las líneas de
escaneado adyacentes (A) y (B) en el extremo izquierdo es distinto
del correspondiente al extremo derecho, resultando ello en una
degradación de la calidad de la impresión. Haciendo referencia a las
figuras 26B a 26E, el intervalo de subescaneado entre las líneas de
escaneado adyacentes (A) y (B) aumenta de forma monotónica en la
dirección de subescaneado desde la izquierda a la derecha.
Inversamente, haciendo referencia a las figuras 26A y 26D, el
intervalo disminuye de forma monotónica.
Las figuras 34A y 34B muestran ejemplos
utilizando cuatro zonas emisoras de luz en un aparato óptico de
escaneado. Las partes emisoras de luz están dispuestas
secuencialmente en una dirección, para la que una línea de escaneado
formada por un haz de luz emitido desde la primera parte de emisión
de luz (A) es definida como línea A, una línea de escaneado formada
por una haz de luz emitido desde una segunda parte emisora de luz
(B) se define como línea (B), una línea de escaneado formada por un
haz de luz emitido desde una tercera parte emisora de luz (C) se
define como línea (C), y una línea de escaneado formada por un haz
de luz emitido desde una cuarta zona emisora de luz (D) se define
como línea (D). Las inclinaciones de líneas de escaneado sobre la
superficie de escaneado se muestran en correspondencia con las
direcciones de polarización (P) de las partes emisoras de luz (A),
(B), (C), y (D).
En la descripción anterior, las partes emisoras
de luz tienen casi la misma dirección de polarización. El error de
intervalo de la línea de escaneado anteriormente descrita tiene
lugar cuando las direcciones de polarización de las partes o zonas
emisoras de luz son casi perpendiculares entre sí.
La figura 32 muestra el estado de polarización
del haz de luz (31) mostrado en la figura 17 después de pasar por
la lente, tal como la figura 29. La figura 32 es diferente de la
figura 29 por el hecho de que la dirección de polarización de un
haz incidente es dirigido en dirección vertical en la figura 32. Los
significados de las flechas son iguales que en la figura 29.
Haciendo referencia a la figura 32, la
componente de luz transmitida por la parte central sale en el mismo
estado polarizado que el del haz incidente porque la dirección de
polarización del haz incidente se acopla a la dirección del eje
principal. Por otra parte, las componentes de luz transmitidas a
través de las partes superior e inferior son convertidas de luz
polarizada linealmente a luz polarizada elípticamente, tal como se
ha mostrado en la figura 32, porque la dirección de polarización del
haz incidente en las partes correspondientes no se acopla con la
dirección del eje principal.
Tal como se ha mostrado en la figura 32, las
direcciones de los componentes de luz polarizada paralelas a la
dirección de polarización del haz de luz incidente siempre se
acoplan independientemente de la posición del haz de luz. No
obstante, las componentes perpendiculares a la dirección de
polarización del haz incidente están dirigidas siempre en
direcciones opuestas en las partes superior e inferior del haz de
luz. Dado que las componentes perpendiculares a la dirección de
polarización del haz incidente forman dos puntos sobre el plano de
la imagen, el punto obtenido finalmente es un punto agrandado
superpuesto sobre el punto formado por las componentes de luz
polarizadas paralelas a la dirección de polarización del haz
incidente.
Cuando las direcciones de polarización de los
haces de luz de las zonas emisoras de luz son estrictamente
perpendiculares entre sí, el punto de cada parte o zona emisora de
luz está agrandado incluso durante la desviación y escaneado. Ello
tiene lugar porque las direcciones de los dos ejes principales son
siempre perpendiculares entre sí. Por esta razón, la descripción
anterior puede ser aplicada cuando lo que se ha considerado
diferencia de ángulo de polarización se considera como ángulo de
desviación desde una situación paralela u ortogonal. Cuando la
dirección de polarización es desviada de situación horizontal o
vertical, el estado de un punto cambia para cada parte o zona
emisora de luz. Por esta razón, se obtiene el estado de impresión
mostrado, por ejemplo, en la figura 26B, resultando ello en la
degradación de la calidad de impresión.
Para medir la dirección de un eje principal, se
utiliza una fuente de luz para emitir luz linealmente polarizada y
un polarizador. Una placa de polarización es irradiada con luz que
tiene polarización lineal, y la placa de polarización o fuente de
luz es obligada a girar y es ajustada de manera que la cantidad de
luz que sale de la placa polarizada se hace máxima. A continuación,
se coloca una muestra cuya dirección de eje principal tiene que ser
medida entre la fuente de luz y la placa de polarización, y se hace
girar alrededor del eje óptico para detectar un ángulo en el que la
cantidad de luz se hace máxima. El ángulo obtenido en este momento
indica la dirección del eje principal. De manera alternativa, la
relación angular con la que la cantidad de luz se hace mínima puede
estar dispuesta entre la fuente de luz y la placa de polarización, y
después de la inserción de una muestra se puede detectar un ángulo
en el que la cantidad de luz se hace mínima.
Primer
ejemplo
La figura 1 es una vista en sección (vista, en
sección, de escaneado principal) que muestra la parte principal en
la dirección de escaneado de un aparato de escaneado óptico de
acuerdo con un primer ejemplo.
La figura 2 es una vista en seccion (vista, en
sección, de subescaneado) que muestra la parte principal de los
medios de fuente de luz mostrados en la figura 1.
En esta descripción, la dirección en la que el
haz de luz es reflejado y desviado (desviado y escaneado) por
medios de desviación se define como dirección de escaneado
principal, y la dirección perpendicular al eje óptico de los medios
ópticos de escaneado y la dirección de escaneado principal se define
como dirección de subescaneado.
Haciendo referencia a la figura 1, los medios de
fuente de luz (1) comprenden, por ejemplo, un láser de semiconductor
monolítico de haces múltiples y tiene dos partes, primera y segunda
emisoras de luz (1a) y (1b). Las partes primera y segunda emisoras
de luz (1a) y (1b) están separadas en una distancia predeterminada
en las direcciones principal de escaneado y de subescaneado, tal
como se ha mostrado en la figura 2. Una lente colimadora convierte
dos haces de luz divergentes emitidos desde los medios de fuente de
luz (1), en haces de luz casi paralelos. Una lente cilíndrica
(lente de cilindro) (4) tiene una potencia de refracción
predeterminada solamente en la dirección de subescaneado, de manera
que los haces de luz sustancialmente paralelos transmitidos a través
de la lente colimadora (2) forman imagen en forma de imágenes
sustancialmente lineales sobre una superficie de desviación (5a) de
un deflector óptico (5) (que se describirá más adelante) en la
sección de subescaneado. Un tope de apertura (3) conforma los haces
de luz que salen de la lente cilíndrica (4) consiguiendo una forma
de haz óptimo deseado. En este ejemplo, el tope de apertura (3) está
dispuesto cerca de la superficie de desviación (5a) del deflector
óptico (5) (que se describirá más adelante) para reducir la
desviación en la posición de impresión de cada uno de los haces de
luz en la dirección principal de escaneado.
Cada una de las lentes colimadoras (2), lente
cilíndrica (4) y tope de apertura (3) constituyen un elemento del
medio óptico incidente (8).
El deflector óptico (5) que sirve como medio de
desviación comprende, por ejemplo, un espejo poligonal (espejo
polihédrico rotativo). El deflector óptico (5) es obligado a girar
en la dirección indicada por la flecha (A) de la figura 1 a una
velocidad predeterminada por medios de impulsión (no mostrados)
tales como un motor.
Un medio óptico de escaneado (6) (sistema de
lentes f-\theta) 6 que tiene una característica
f-\theta tiene dos elementos ópticos, primero y
segundo (6a) y (6b) (lentes tóricas) realizados a base de una resina
(plástico) moldeada por moldeo por inyección, y forma imágenes de
dos haces de luz basados en información de imagen desviada por el
deflector óptico (5) sobre la superficie (7) de un tambor
fotosensible. Los medios ópticos de escaneado tienen una función de
corrección para la corrección de la inclinación superficial del
deflector óptico (5) al hacer que la superficie de desviación (5a)
del deflector óptico (5) y la superficie del tambor fotosensible (7)
sean ópticamente conjugadas entre sí en la sección de
subescaneado.
La superficie (7) del tambor fotosensible sirve
como superficie a escanear (superficie de escaneado).
En este ejemplo, los dos haces de luz
divergentes emitidos desde el láser semiconductor monolítico de
haces múltiples (1) son convertidos en haces de luz sustancialmente
paralelos por la lente colimadora (2) y pasan a ser incidentes
sobre la lente cilíndrica (4). En la sección de escaneado principal,
los dos haces de luz sustancialmente paralelos incidentes sobre la
lente cilíndrica (4) emergen siendo mantenidos sin cambios y pasan
a través del tope de apertura (3) (los haces de luz están
parcialmente protegidos o apantallados). En la sección de
subescaneado, los haces de luz convergen y pasan a través del tope
de apertura (3) (los haces de luz están parcialmente protegidos o
apantallados) y forman imágenes sustancialmente lineales (imágenes
lineales largas en la dirección principal de escaneado) sobre la
superficie de desvío (5a) del deflector óptico (5). Los dos haces
de luz desviados por la superficie deflectora (5a) del deflector
óptico (5) son guiados a la superficie (7) del tambor fotosensible
a través del primer y segundo elementos ópticos (6a) y (6b) para
escanear ópticamente la superficie (7) del tambor fotosensible en la
dirección indicada por la flecha (B) al ser obligado a girar el
deflector óptico (5) en la dirección de la flecha (A). Con esta
operación, una imagen es registrada sobre la superficie (7) del
tambor fotosensible que sirve como medio de impresión.
En este ejemplo, la ampliación de subescaneado
de los medios ópticos de escaneado (6) es dispuesta de manera casi
uniforme para la totalidad de la gama de escaneado, de manera tal
que el intervalo de subescaneado entre líneas de escaneado pasa a
ser casi constante en una situación ideal.
En este ejemplo, los dos haces de luz
divergentes emitidos desde el láser semiconductor de haces múltiples
(1) son convertidos en haces de luz sustancialmente paralelos por
la lente colimadora (2). El efecto puede ser también obtenido
incluso cuando los haces de luz son convertidos en haces
convergentes o haces de luz divergentes.
En este ejemplo, para facilitar la fabricación y
reducir los costes, el primer y segundo elementos ópticos (6a) y
(6b) de los medios ópticos de escaneado (6) son moldeados utilizando
un material de resina "ZEONEX". Por esta razón, un eje
principal de distribución, tal como se ha mostrado en las figuras
18, 19A y 19B se encuentra presente en cada uno de los primer y
segundo elementos ópticos (6a) y (6b). Por lo tanto, tal como se ha
descrito en lo anterior, si los haces de luz que salen de la primera
y segunda zonas emisoras de luz (1a) y (1b) tienen diferentes
ángulos de polarización, el intervalo entre las líneas de escaneado
en la dirección de subescaneado no es constante, resultando ello en
la degradación de la calidad de la impresión.
De acuerdo con experimentos y pruebas realizados
por el presente inventor, la relación entre la diferencia de ángulo
de polarización entre los haces de luz emitidos desde la serie de
zonas emisoras de luz y el error del intervalo entre líneas de
escaneado en la dirección de subescaneado representa que el error
del intervalo entre líneas escaneado en la superficie de escaneado
es aproximadamente de \pm2,5 \mum cuando la diferencia de
ángulo es de 30º. Otro experimento dio a conocer también que un
error del intervalo de 1/5 o más del intervalo entre líneas de
escaneado originales degradaba considerablemente la calidad de
impresión.
La resolución de subescaneado del aparato de
este ejemplo es aproximadamente de 1200 dpi. Por lo tanto, un
intervalo ideal entre líneas de escaneado es aproximadamente de 21
\mum. El error de intervalo es preferentemente como mínimo 1/5
del intervalo entre líneas de escaneado originales, es decir,
\pm4,2 \mum o menos.
Con este objetivo, en el presente ejemplo, la
diferencia de ángulo de polarización entre los haces de luz
emitidos desde la primera y segunda partes emisoras de luz (1a) y
(1b) se ajusta en un valor de 45º o menos, en consideración del
error de intervalo originalmente incluido en el valor de diseño y
el descentrado de un elemento óptico, de manera que el error de
intervalo entre líneas de escaneado en la dirección de sub escaneado
pasa a ser de 1/5 o menos del intervalo deseado entre las líneas de
escaneado. Con esta disposición, se obtiene un aparato óptico de
escaneado de haces múltiples que reduce el error de intervalo entre
las líneas de escaneado en la dirección de subescaneado y que puede
llevar a cabo impresión de alta calidad a elevada velocidad y a un
coste relativamente bajo.
En este ejemplo, la diferencia de ángulo de
polarización entre los haces de luz emitidos desde la serie de
zonas emisoras de luz se ajusta en 45º o menos. Esta diferencia de
ángulo es preferentemente de 20º o menos.
Una lente moldeada utilizando un material de
resina sintética tiene birrefringencia, y las direcciones de los
ejes principales de birrefringencia cambian dependiendo de la
posición. De manera específica, una distribución de eje principal
asimétrica se forma en la dirección de subescaneado, tal como se ha
mostrado en las figuras 19A y 19B.
No obstante, cuando una altura (h) (anchura de
subescaneado) de la lente de resina llega a ser de quince veces o
más la anchura de subescaneado (t) de un haz de luz que pasa por la
lente, la distribución asimétrica de los ejes principales de
birrefringencia en el haz de luz resulta relativamente pequeña. Para
reducir la influencia de la birrefringencia, se utiliza preferente
una lente que tenga la estructura anteriormente indicada. En
realidad, es difícil que una lente utilizada para un medio óptico de
escaneado satisfaga la relación h/t > 15, porque los costes se
pueden incrementar debido a los costes de los materiales y al tiempo
de moldeo más prolongado.
No obstante, incluso en el caso en que la
utilización de una lente que satisfaga la relación h/t \leq 15
haga sensible el problema indicado en esta descripción, éste
problema puede ser solucionado utilizando los medios descritos en la
misma.
En este ejemplo, para la lente del lado de los
medios deflectores (6a), utilizada en los medios de escaneado
óptico h/t = 22,3, es decir, la forma de la lente es preferible que
reduzca la influencia de la birrefringencia. No obstante, para
lentes (6b) en el lado de la superficie del tambor fotosensible (7),
h/t = 11,7. Es decir, la lente es afectada fácilmente por
birrefringencia. No obstante, la influencia se reduce utilizando
las medidas técnicas anteriormente indicadas.
Cuando la altura (h) (anchura de subescaneado)
de la lente de escaneado realizada a base de una resina sintética
es de 1,8 veces o más el grosor (d) (anchura en la dirección del eje
óptico) del elemento óptico, la disipación de calor tiene lugar
desde la dirección del grosor más que de la dirección de altura en
la refrigeración del proceso de moldeo y, como consecuencia, la
lente se enfría con rapidez y se endurece. Por esta razón, las
direcciones de los ejes principales de birrefringencia son fijadas
antes de que los ejes principales empiecen a vascular en medida
importante. Por lo tanto, la distribución asimétrica de los ejes
principales en la dirección de subescaneado resulta
pequeña.
pequeña.
Para reducir la influencia de la
birrefringencia, se utiliza preferentemente una lente que tenga la
estructura anteriormente indicada. En realidad, si el grosor es
demasiado reducido, la resina no se puede alimentar suavemente
hacia dentro del molde, resultando ello en que se produce
birrefringencia. Además, si la altura (h) (anchura de subescaneado)
de la lente es también demasiado grande, el coste aumenta de manera
indeseable.
No obstante, incluso cuando la utilización de
una lente que satisface la relación h/d \leq 1,8 hace notable el
problema indicado en esta descripción, este problema puede ser
solucionado utilizando los medios descritos en la misma. En este
ejemplo, h/d = 1,53 para la lente (6a) del lado de los medios
deflectores, utilizada en los medios de escaneados óptico, y h/d =
1,63 para la lente (6b) del lado de la superficie (7) del tambor
fotosensible, es decir, las formas de las lentes quedan afectadas
fácilmente por la birrefringencia. No obstante, la influencia se
reduce utilizando las medidas técnicas anteriormente descritas.
Se describirá a continuación la razón por la
cual la influencia de la birrefringencia resulta importante cuando
todas las lentes utilizadas para los medios ópticos de escaneado son
lentes de resina sintética que tienen birrefringencia.
Cuando los medios ópticos de escaneado consisten
en una serie de lentes de resina sintética que tiene
birrefringencia, el error de intervalo debido a la birrefringencia
aparece prácticamente como acumulación de influencia de
birrefringencia de cada una de las lentes. Esto es debido a la razón
siguiente. Dado que la distribución de vasculaciones de los ejes
principales de birrefringencia depende fácilmente de la forma
externa de una lente y que cada lente utilizada en los medios
ópticos de escaneado tiene frecuentemente forma rectangular a causa
del espacio, las direcciones de las vasculaciones de los ejes
principales de birrefringencia en una posición en la lente son
iguales para cualesquiera lentes de manera aproximada.
La influencia de la birrefringencia depende
también de la dirección de incidencia de un haz de luz o de la
forma de la lente. Por esta razón, el error de intervalo entre
líneas de escaneado en la dirección de subescaneado no cambia
linealmente de manera estricta con respecto a la dirección principal
de escaneado. Por lo tanto, cuando se utiliza una serie de lentes
que tienen birrefringencia, se puede formar una zona en la que el
error de intervalo entre líneas de escaneado se incrementa
localmente al totalizar posiciones con errores de intervalos
grandes. Si esta zona se forma localmente, la misma resulta muy
notable en una imagen impresa, resultando ello en la degradación de
la calidad de impresión.
La influencia de birrefringencia depende también
del grosor de la lente. De modo general, al incrementar el grosor,
aparece más fácilmente la influencia de la birrefringencia. Por lo
tanto, incluso una lente de resina individual, pero gruesa, que
tiene birrefringencia genera fácilmente un error de intervalo entre
líneas de escaneado. Además, cuando se utiliza solamente una lente
única para los medios ópticos de escaneado, la lente tiende a ser
gruesa para obtener una característica f-\theta y
similares. Por esta razón, si la lente única utilizada para los
medios ópticos de escaneado es una lente de resina que tiene
birrefringencia, se genera fácilmente el error de intervalo entre
líneas de escaneado.
Tal como se ha descrito en lo anterior, cuando
todas las lentes utilizadas para los medios ópticos de escaneado
son lentes de resina sintética que tienen birrefringencia, la
influencia de la birrefringencia es grande, y por lo tanto, el
error de intervalo entre líneas de escaneado se produce con
facilidad. No obstante, esta estructura se utiliza frecuentemente
de forma positiva para hacer los costes adecuados al rendimiento
óptico, aunque sería apropiado el evitar este tipo de estructura.
Este efecto se puede obtener principalmente en este caso, y la
degradación en la calidad de la imagen impresa debido al error de
intervalo entre líneas de escaneado se puede reducir utilizando las
medidas técnicas que se proponen.
En el presente ejemplo, las dos lentes de los
medios ópticos de escaneado están constituidas por lentes de resina
sintética que presentan birrefringencia. No obstante, la influencia
se reduce por la utilización de las medidas técnicas que se han
descrito.
Segundo
ejemplo
La figura 3 es una vista en sección (vista en
sección de escaneado principal) que muestra la parte principal en
la dirección de escaneado principal en la dirección de escaneado
principal de la segunda realización de la presente invención. Los
mismos numerales que en la figura 1 indican elementos iguales en la
figura 3.
El segundo ejemplo es distinto del primer
ejemplo antes descrito por el hecho de que, por ejemplo, una placa
de polarización (18) que sirve como medios limitadores de luz
polarizada que tienen función de transmisión solamente de un
componente en una dirección específica de polarización, queda
dispuesta después del tope de apertura (3) dispuesto con capacidad
de rotación alrededor del eje óptico. El resto de componentes y
funciones ópticas son prácticamente los mismos que en el primer
ejemplo, de manera que se consigue el mismo efecto que en dicho
primer ejemplo.
Es decir, los medios (18) limitadores de la luz
polarizada consisten, por ejemplo, en una placa de polarización
que tiene una función de transmisión solamente de un haz de luz con
una componente en una dirección específica de polarización. La
placa de polarización es insertada inmediatamente después del tope
de abertura (3), siendo simultáneamente obligada a vascular con
respecto al eje óptico de los medios ópticos incidentes (8). La
placa de polarización es inclinada con respecto al eje óptico para
dirigir la luz de retorno hacia los medios (1) que constituyen la
fuente de luz.
En este ejemplo, incluso cuando los dos haces de
luz emitidos desde la primera y segunda partes emisoras de luz (1a)
y (1b), no tienen la misma dirección de polarización, los haces de
luz se transmiten a través de la placa de polarización (18),
obteniendo de esta manera sustancialmente la misma dirección de
polarización (P) antes de que los haces de luz sean incidentes
sobre los primeros y segundos elementos ópticos (6a) y (6b)
moldeados utilizando un material de resina sintética. Con esta
disposición, el error de intervalo entre líneas de escaneado en la
dirección subescaneado se hace de 1/5 o menos del intervalo entre
líneas escaneadas originales.
En este ejemplo, los medios limitadores de luz
polarizada pueden ser obligados a girar de forma ajustable
alrededor del eje óptico. Si los medios no pueden ser ajustados, o
en el caso en que el ángulo ajustable sea demasiado pequeño, se
puede producir el problema que se indica a continuación. En el caso
anterior, si la diferencia de ángulo de polarización entre los
haces de luz emitidos desde la primera y segunda partes emisoras de
luz (1a) y (1b) es demasiado grande, las magnitudes de los haces de
luz que salen de la placa de polarización (18) pueden tener una
diferencia grande. En este momento, aunque el error de intervalo en
la dirección de subexploración se puede reducir, la densidad cambia
de manera poco deseable para cada línea de escaneado, resultando
ello en la degradación de la calidad de impresión. Por lo tanto, los
medios de limitación de la luz polarizada son obligados a girar
preferentemente de forma ajustable alrededor del eje óptico. Si esta
estructura no es posible, la diferencia de ángulo de polarización
entre los haces de luz emitidos desde la primera y segunda zonas
emisoras de luz (1a) y (1b) se ajusta preferentemente en 45º o
menos, igual que en el primer ejemplo antes descrito. De otro modo,
las cantidades de luz de las zonas emisoras de luz se pueden ajustar
de manera correspondiente.
En este ejemplo, de manera especial, para
reducir efectivamente el retorno de luz hacia los medios (1) que
constituyen la fuente de luz, la placa de polarización (18) es
dispuesta inmediatamente después del tope de abertura (3). La
posición de la placa de polarización (18) no está limitada a la
posición antes indicada, y se puede obtener el mismo efecto que se
ha descrito cuando la placa de polarización (18) queda dispuesta en
la trayectoria óptica entre los medios de fuente de luz (1) y los
medios de escaneado óptico (6).
Primera
realización
La figura 4 es una vista en sección (vista en
sección del escaneado principal) que muestra la parte principal en
la dirección principal de escaneado de la primera realización de la
presente invención. La figura 5 es una vista esquemática que
muestra la parte principal cerca de los medios de fuente de luz,
mostrados en la figura 4. Los mismos numerales de referencia que en
la figura 1 indican iguales elementos en la figura 4 y 5.
La primera realización es distinta del primer
ejemplo antes descrito, por el hecho de que la primera y segunda
zonas emisoras de luz (1a) y (1b), están dispuestas
independientemente, y los ángulos de polarización de los haces de
luz emitidos desde dichas primera y segunda partes emisoras de luz
(1a) y (1b) que puedan hacer activar de manera ajustable alrededor
del eje principal del medio de escaneado óptico (6). Los componentes
y función óptica restantes son casi los mismos que en el primer
ejemplo, de manera que se obtiene el mismo efecto que en dicho
primer ejemplo.
Haciendo referencia a la figura 5, los medios de
fuente de luz (11) tienen la primera y segunda zona emisoras de luz
(1a) y (1b) dispuestos independientemente. En esta realización, los
ángulos de polarización de los haces de luz emitidos desde la
primera y segunda zonas emisoras de luz (1a) y (1b) pueden girar de
manera ajustable alrededor del eje principal de los medios ópticos
de escaneado (6), reduciendo de esta manera el error de intervalo
entre líneas y escaneado en la dirección de subescaneado. Los medios
(9) de combinación de la trayectoria óptica guían las trayectorias
ópticas de los haces de luz emitidos desde la primera y segunda
zonas emisoras de luz (1a) y (1b) con pequeños ángulos en la
dirección de subescaneado, de manera tal que se pueda obtener
finalmente el intervalo deseado en la superficie de escaneado.
En esta realización, las trayectorias ópticas de
los haces de luz emitidos desde la primera y segunda zonas emisoras
de luz (1a) y (1b) son guiados prácticamente en la misma dirección
utilizando los medios (9) de combinación de trayectoria óptica, tal
como se ha mostrado en la figura 5. No obstante, cuando la distancia
de subescaneado entre la primera y segunda zonas emisoras de luz
(1a) y (1b) es suficientemente reducida, se pueden omitir los medios
(9) de combinación de la trayectoria óptica.
En el ajuste real, por ejemplo, se prepara una
placa de polarización que pasa solamente un componente que tiene un
ángulo de polarización sustancialmente perpendicular a un eje
principal que debe acoplarse a una dirección de polarización (P) de
un haz incidente en la sección de escaneado principal de los
primeros y segundos elementos ópticos (6a) y (6b). Una de las zonas
emisoras de luz primera (1a) y segunda (1b) se hace que emita luz,
y a continuación, el punto es observado a través de la placa de
polarización. Dado que la componente de luz observada en este
momento es una componente de luz polarizada en dirección distinta
del eje principal, que debe acoplarse a la dirección de
polarización, el ángulo de polarización del haz de luz en la parte
emisora de luz que emite luz se ajusta de manera que la cantidad de
luz se hace mínima. Si permanece esta cantidad de luz que afecta al
intervalo de la línea de escaneado, el ángulo de polarización del
haz de luz desde la parte emisora de luz que emite luz es ajustada
de manera tal que los dos puntos formados tienen prácticamente la
misma cantidad de luz en la dirección de subescaneado.
Después de ello, el ángulo de polarización del
haz de luz emitido desde la otra parte emisora de luz es ajustado
de la misma manera que se ha descrito en lo anterior. A
continuación, incluso cuando las medios (11) de haz de luz son
obligados a girar alrededor del eje óptico para ajustar el intervalo
de la línea de escaneado en la dirección de subescaneado, el
intervalo de la línea de escaneado no aumenta o disminuye de acuerdo
con la posición de escaneado porque las diferencias entre los ejes
principales del primer y segundo elementos ópticos (6a) y (6b) de
los medios de escaneado óptico (6) de la sección principal de
escaneado y los ángulos de polarización de la primera y segunda
zonas emisoras de luz (1a) y (1b) son casi constantes. Los ángulos
de polarización de los haces de luz emitidos desde la primera y
segunda partes emisoras de luz (1a) y (1b) se pueden desplazar por
el mismo ángulo con respecto a los ejes principales de los primer y
segundo elementos ópticos (6a) y (6b) en consideración del ajuste o
similar.
Las direcciones de polarización (P) de los haces
de luz emitidos desde las zonas emisoras de luz se pueden ajustar
observando las cantidades de luz máximas de los puntos sin utilizar
placa de polarización alguna. La razón de ello es porque las
condiciones de luz extraordinaria se minimizan cuando la cantidad de
luz máxima de un punto se hace máxima, y en este momento, la
distribución extraordinaria de luz resulta, en general, casi
simétrica con respecto a la sección de exploración principal. Si la
dirección de polarización (P) no se puede ajustar debido a alguna
razón, la diferencia de ángulo de polarización se puede ajustar
utilizando una placa de polarización, tal como se ha descrito en la
segunda realización.
En esta realización, el número de zonas emisoras
de luz es de dos. Incluso cuando el número de zonas emisoras de luz
aumenta a tres o más, tal como se muestra en la figura 6, se puede
obtener el mismo efecto que se ha descrito anteriormente,
utilizando la disposición y ajuste anteriormente descritos. Haciendo
referencia a la figura 6, los medios de fuente de luz (12) tienen
cuatro zonas emisoras de luz (1a-1b) dispuestas
independientemente. Los medios de combinación de trayectoria óptica
(9a-9c) son los mismos que en la figura 5. En esta
realización, los medios (9) de combinación de trayectoria óptica
son insertados entre los medios de fuente de luz (1) y una lente
colimadora (2). No obstante, el orden de la lente colimadora (2) y
los medios (9) de combinación de trayectoria óptica se pueden
invertir. En este caso, se debe disponer de una lente colimadora
para cada zona emisora de luz.
Tercer
ejemplo
La figura 7 es una vista en sección (vista, en
sección, de exploración principal) que muestra la parte principal
de la dirección de escaneado principal en un tercer ejemplo. La
figura 8 es una vista esquemática que muestra la parte principal
cerca de los medios de fuente de luz mostrados en la figura 7. Los
mismos numerales de referencia que en la figura 4 y 5 indican los
mismos elementos en las figuras 7 y 8.
El tercer ejemplo es distinto del primer ejemplo
anteriormente descrito por el hecho de que los medios (31) de
fuente de luz consisten en dos fuentes de luz, primera y segunda
fuentes de luz monolíticas de haces múltiples (láseres con
dispositivo de haces múltiples) (21) y (22), y los ángulos de
polarización de los haces de luz emitidos desde dichas fuentes de
luz primera y segunda de haces múltiples se pueden hacer girar de
manera ajustable alrededor del eje principal de los medios ópticos
de escaneado (6). Los componentes restantes y su función óptica son
casi los mismos que en el primer ejemplo, de manera que se obtiene
el mismo efecto igual que en el primer ejemplo.
Haciendo referencia a las figuras 7 y 8, los
medios (31) de fuentes de luz tienen las dos fuentes de luz,
primera y segunda de tipo monolítico y de haces múltiples (21) y
(22). La primera fuente de luz de haces múltiples (21) tiene dos
partes emisoras de luz primera y segunda (21a) y (21b). La segunda
fuente de luz de haces múltiples (22) tiene dos partes emisoras de
luz primera y segunda (22a) y (22b). Un medio de combinación de
trayectoria óptica (9) tiene la misma función que se ha mostrado en
la figura 5, es decir, guiar las trayectorias ópticas de los haces
de luz emitidos desde dichas primera y segunda fuentes de luz de
haces múltiples (21) y (22) sustancialmente en la misma
dirección.
En este ejemplo, el número de partes o zonas
emisoras de luz se incrementa en comparación con la primera
realización, posibilitando por lo tanto un funcionamiento más
rápido y más preciso. De manera adicional, la primera y segunda
fuentes de luz de haces múltiples (21) y (22) son independientes, y
se pueden hacer girar de manera ajustable alrededor del eje
principal del medio de escaneado óptico (6). Con esta disposición,
se disminuye el error de intervalo entre líneas de escaneado en la
dirección de subescaneado.
El método de ajuste es el mismo que en la
primera realización. No obstante, es necesario un equilibrado
adecuado porque no se pueden cambiar las diferencias de ángulos de
polarización entre la primera y segunda zonas de emisión de luz
(21a) y (21b) de la primera fuente de luz de haces múltiples (21) y
entre la primera y segunda zonas emisoras de luz (22a) y (22b) de
la segunda fuente de luz de haces múltiples (22). Si la diferencia
de ángulos de polarización es demasiado grande, la diferencia de
ángulo de polarización se puede disminuir utilizando medios
limitadores de luz polarizada (placa de polarización), tal como se
ha descrito en el segundo ejemplo. Estos efectos pueden ser
obtenidos de manera independiente del número de fuentes de luz y del
número de zonas emisoras de luz.
Cuarto
ejemplo
La figura 9 es una vista en sección (vista, en
sección, de escaneado principal) que muestra una parte principal en
la dirección principal de escaneado de la presente invención. Los
mismos numerales de referencia que en la figura 1 indican los mismos
elementos en la figura 9.
El cuarto ejemplo es distinto del primer ejemplo
antes descrito por el hecho de que un primer elemento óptico (6a)
de los medios ópticos de escaneado está descentrado en la dirección
de subescaneado. Los componentes restantes y funciones ópticas son
prácticamente los mismos que en el primer ejemplo, de manera que se
obtiene el mismo efecto que en dicho primer ejemplo.
Es decir, en este ejemplo, el primer elemento
óptico (6a) de los medios de escaneado óptico (6) están descentrados
en la dirección de subescaneado, reduciendo por lo tanto el error
de intervalo entre las líneas de escaneado en la dirección de
subescaneado.
De manera general, es difícil eliminar por
completo la diferencia de intervalo (diferencia de distancia) entre
una serie de partes emisoras de luz en la dirección de escaneado
principal sin utilizar un sistema óptico relevador o similar. Una
serie de zonas emisoras de luz tienen un error de intervalo en
cierto grado en la dirección principal de escaneado. Por esta
razón, incluso en el caso en el que la temporización de modulación
para la serie de zonas emisoras de luz es ajustada para imprimir en
la misma posición en la dirección principal de escaneado, la serie
de haces de luz procedentes de la pluralidad de zonas emisoras de
luz pasan a través de diferentes posiciones en el primer y segundo
elementos ópticos (6a) y (6b) de los medios ópticos de escaneado
(6), tal como se ha mostrado en la figura 10.
Por esta razón, cuando una parte o la totalidad
de los elementos ópticos de los medios ópticos de escaneado (6) se
encuentran descentrados, las posiciones de imagen de los haces de
luz pueden desplazarse en la dirección de subescaneado en
concordancia con las potencias de subescaneado al pasar el haz de
luz por las diferentes posiciones y según la longitud de la
trayectoria óptica desde la superficie de refracción a la superficie
de escaneado. Por ejemplo, si se supone que el elemento óptico
descentrado tiene una potencia óptica tal en la dirección de
subescaneado que resulta más grande al estar más alejado del eje
óptico, y el elemento está descentrado al lado superior de la
figura 11. En este caso, cuando el haz de luz precedente forma una
línea de escaneado en el lado superior, tal como se ha mostrado en
la figura 11, el haz de luz que empieza el escaneado, en primer
lugar, es más curvado hacia arriba que el haz de luz precedente, de
manera que el intervalo de la línea de escaneado disminuye en la
posición de inicio de escaneado, tal como se ha mostrado en la
figura 12. Inversamente, en la posición extrema de escaneado, dado
que el haz de luz precedente es desviado más arriba que el haz de
luz sucesivo, el intervalo de la línea de escaneado aumenta.
Cuando la potencia en la dirección de
subescaneado se hace más reducida, al encontrarse más lejos del eje
óptico, se invierte la relación antes mencionada. La relación se
invierte también cuando el haz de luz que escanea el lado superior
no es el haz de luz precedente sino el haz de luz sucesivo.
Incluso cuando la potencia de dirección de
subescaneado no varía, cambia la longitud de la trayectoria óptica.
Por lo tanto, el intervalo entre líneas de escaneado se cambia al
descentrar el elemento óptico en la dirección de subescaneado. En
este ejemplo, el error de intervalo entre líneas de escaneado, en
presencia de una diferencia de ángulo de polarización, se suprime
al utilizar positivamente el fenómeno antes mencionado.
En este ejemplo, el primer elemento óptico (6a)
está descentrado. No obstante, incluso cuando el segundo elemento
óptico (6b) está descentrado, tal como se muestra en la figura 13,
se puede obtener el mismo efecto óptico que se ha descrito en lo
anterior. Incluso en el caso en el que tanto el primero como el
segundo elementos ópticos (6a) y (6b) se encuentran descentrados de
manera equilibrada, tal como se ha mostrado en la figura 14, se
puede obtener el mismo efecto que se ha descrito anteriormente. En
este ejemplo, se utiliza descentrado del desplazamiento
perpendicular a la dirección de subescaneado. No obstante, se puede
obtener el mismo efecto descrito en lo anterior, incluso cuando el
elemento óptico es inclinado en la dirección vertical (descentrado
rotativo) alrededor del eje de escaneado principal.
Se puede obtener el mismo efecto descrito
anteriormente, incluso cuando se realizan tanto descentrado de
desplazamiento y descentrado rotativo.
Este ejemplo se puede combinar con cualquiera de
los anteriormente descritos primer y tercer ejemplos y
realizaciones.
El número de lentes de resina sintética de la
presente invención, en cada una de las cuales las direcciones de
los ejes principales de birefringencia cambian entre el extremo
izquierdo de la lente (eje descentrado) y el extremo derecho de la
lente (eje descentrado) en la dirección principal de escaneado
(figuras 17, 18, 19A y 19B), y en cada una de las cuales las
direcciones de los ejes principales de birefringencia en cada uno
de los extremos de las lentes, forman una distribución asimétrica en
la dirección de subescaneado (figuras 19A y 19B) es de dos. No
obstante, el número de lentes puede ser de uno, tres o más. La
figura 35 muestra un ejemplo con utilización de una lente única de
resina sintética. Un elemento óptico refractivo (lente) (60) tiene
birefringencia y está formado por moldeo utilizando una
resina
sintética.
sintética.
Además, los medios de escaneado óptico (6)
pueden incluir un elemento óptico reflectante, realizado en cristal
y que tiene una potencia que se añade al elemento óptico refractivo
(lente) de la presente invención, que tiene birefringencia y está
formado por moldeo mediante una resina.
El elemento óptico de escaneado puede comprender
una superficie de difracción. El elemento óptico de escaneado según
la presente invención puede ser un elemento que tiene una superficie
de difracción formada sobre una superficie de un elemento óptico
refractivo (lente) que tiene una potencia o un elemento que tiene
una superficie de difracción formada sobre una superficie de vidrio
plano.
El elemento óptico de escaneado de resina
(lente) de la presente invención, se muestra índice de anisotropía,
puede ser o bien un elemento que tiene potencia positiva o un
elemento que tiene potencia negativa. En la presente invención, el
haz de luz procedente del medio de fuente de luz (1) puede ser
guiado directamente al deflector óptico (5) a través del tope de
apertura (3) sin utilización de la lente colimadora (2) y de la
lente cilíndrica (4).
Tal como se ha descrito en lo anterior, todas
las lentes de los medios ópticos de escaneado (6) son lentes de
escaneado fabricadas en una resina. Además, la presente invención no
está limitada a esta estructura. Los medios de escaneado óptico (6)
pueden incluir una o varias lentes de escaneado realizadas en un
cristal.
Quinto
ejemplo
La figura 36 es una vista en sección (vista, en
sección, de escaneado principal) que muestra la parte principal en
la dirección principal de escaneado de un aparato de escaneado
óptico de acuerdo con un quinto ejemplo.
En esta descripción, la dirección en la que un
haz de luz es reflejado y desviado (desviado y escaneado) por los
medios deflectores, se define como dirección principal de escaneado,
y la dirección perpendicular al eje óptico de los medios ópticos de
escaneado y la dirección principal de escaneado se define como
dirección de subescaneado.
Haciendo referencia a la figura 36, los medios
(10) de fuente de luz consisten, por ejemplo, en un láser
semiconductor de haz único y tiene una zona emisora de luz. Una
lente colimadora (2) convierte un haz de luz divergente emitido
desde los medios (10) de fuente de luz en un haz de luz
sustancialmente paralelo. Una lente cilíndrica (lente de cilindro)
(4) tiene una potencia de refracción predeterminada solamente en la
dirección de subescaneado para enfocar el haz de luz
sustancialmente paralelo transmitido a través de la lente colimadora
(2) como imagen casi lineal sobre una superficie deflectora (5a) de
un deflector óptico (5) (que se describirá más adelante) en la
sección de subescaneado. Un tope de apertura (3) conforma el haz de
luz que sale de la lente cilíndrica (4) en la forma óptima deseada
del haz. En este ejemplo, el tope de apertura (3) está dispuesto
cerca de la superficie deflectora (5a) del deflector óptico (5)
(que se describirá más adelante) para reducir el desplazamiento en
la posición de impresión del haz de luz en la dirección de escaneado
principal.
Cada una de las lentes colimadoras (2), lente
cilíndrica (4), y tope de apertura (3) constituye un elemento del
dispositivo óptico de incidencia (8).
El deflector óptico (5) que sirve como medio de
desviación comprende, por ejemplo, un espejo poligonal (espejo
poliédrico rotativo). El deflector óptico (5) es obligado a girar en
la dirección indicada por la flecha (A) de la figura 36, a una
velocidad predeterminada mediante un dispositivo de accionamiento
(no mostrado), tal como un motor.
El dispositivo óptico de escaneado (6) (sistema
de lentes f-\theta), que tiene característica
f-\theta, tiene dos elementos ópticos, es decir,
un primer y segundo elementos (lentes tóricas) (6a) y (6b)
realizados en una resina sintética (plástico) y forma imágenes de
dos haces de luz, basándose en la información de imagen desviada
por el deflector óptico (5) sobre la superficie (7) del tambor
fotosensible. El dispositivo óptico de escaneado tiene una función
de corrección para la corrección de la inclinación de superficie del
deflector óptico (5), haciendo que la superficie deflectora (5a)
del deflector óptico (5) y la superficie del tambor fotosensible (7)
se conjuguen ópticamente entre sí en la sección de subescaneado.
La superficie (7) del tambor fotosensible sirve
como superficie a escanear (superficie de escaneado).
En este ejemplo, un haz de luz divergente
emitido a partir del láser semiconductor de haz único (10) es
convertido en un haz de luz sustancialmente paralelo por la lente
colimadora (2) y pasa a ser incidente sobre la lente cilíndrica
(4). En la sección de escaneado principal, el único haz de luz
sustancialmente paralelo incidente sobre la lente cilíndrica (4)
emerge manteniéndose sin cambios y pasa por el tope de apertura (3)
(el haz de luz está parcialmente protegido). En la sección de
subescaneado, el haz de luz converge y pasa por el tope de apertura
(3) (el haz de luz está parcialmente protegido) y forma una imagen
sustancialmente lineal (imagen lineal a lo largo de la dirección de
escaneado principal) sobre la superficie deflectora (5a) del
deflector óptico (5). El haz de luz único desviado por la
superficie deflectora (5a) del deflector óptico (5) es guiado hacia
la superficie (7) del tambor fotosensible a través del primer y
segundo elementos ópticos (6a) y (6b) para escanear ópticamente la
superficie (7) del tambor fotosensible en la dirección indicada por
la flecha (B) al girar el deflector óptico (5) en la dirección de
la flecha (A). Con esta operación, se registra una imagen sobre la
superficie (7) del tambor fotosensible que sirve como medio de
impresión.
En este ejemplo, el aumento de subescaneado de
los medios de escaneado óptico (6) se ajusta para que sea
prácticamente uniforme para toda la gama de escaneado, de manera
tal que el intervalo de subescaneado entre líneas de escaneado pasa
a ser prácticamente constante en una situación ideal.
En este ejemplo, el único haz de luz divergente
emitido desde el láser semiconductor de haz único (10) es
convertido en un haz de luz sustancialmente paralelo por la lente
colimadora (2). El efecto a describir más adelante puede ser
obtenido también incluso en el caso de que el haz de luz es
convertido en un haz de luz convergente o en un haz de luz
divergente.
En este ejemplo, para facilitar la fabricación y
reducir los costes, el primer y segundo elementos ópticos (6a) y
(6b) de los medios ópticos de escaneado (6) son moldeados utilizando
un material de resina "ZEONEX". Por esta razón, una
distribución del eje principal, tal como se ha mostrado en las
figuras 18, 19A y 19B, se encuentra presente en cada uno de dichos
primer y segundo elementos ópticos (6a) y (6b). Por lo tanto, tal
como se ha descrito en lo anterior, si los haces de luz que emergen
de la primera y segunda partes emisoras de luz (1a) y (1b) tienen
diferentes ángulos de polarización, el intervalo entre las líneas de
escaneado en la dirección de subescaneado no es constante, lo cual
tiene como resultado la degradación de la calidad de impresión.
De acuerdo con un experimento llevado a cabo por
el inventor, tal como se ha mostrado en la figura 26A, cuando se ha
generado un error de intervalo de subescaneado de 1 mm o más entre
el extremo izquierdo y el extremo derecho de la zona de escaneado
efectiva de las líneas de escaneado que discurren en la dirección de
escaneado principal, la calidad de impresión se degrada
considerablemente.
En este ejemplo, el ángulo de polarización del
haz de luz emitido desde la parte emisora de luz de los medios de
fuente de luz (10) se ajusta por rotación alrededor del eje óptico,
de manera que el error de intervalo de subexploración entre el
extremo izquierdo y el extremo derecho de la zona de escaneado
efectiva de las líneas de escaneado, que discurren en la dirección
de escaneado principal, pasa a ser menos de 1 mm. Con esta
disposición, se obtiene un aparato óptico de escaneado de haz único
que reduce el error de intervalo de subescaneado entre el extremo
de la izquierda y el extremo de la derecha de la zona de escaneado
efectiva de líneas de escaneado, y que puede llevar a cabo
impresión de alta calidad y de alta velocidad con un coste
relativamente reducido.
También se puede obtener el mismo efecto que se
ha descrito descentrando el primer elemento óptico (6a) de los
medios ópticos de escaneado en la dirección de subescaneado, igual
que en el cuarto ejemplo anteriormente descrito.
El primer elemento óptico (6a) está descentrado.
No obstante, incluso cuando el segundo elemento óptico (6b) está
descentrado, tal como se ha mostrado en la figura 13, se puede
obtener el mismo efecto anteriormente descrito. Incluso cuando
ambos elementos ópticos primero y segundo (6a) y (6b) están
descentrados de manera equilibrada, tal como se ha mostrado en la
figura 14, se puede obtener el mismo efecto descrito anteriormente.
En este ejemplo, se utiliza descentrado de desplazamiento
perpendicular a la dirección de subescaneado. No obstante, se puede
obtener el mismo efecto descrito anteriormente, e incluso cuando el
elemento óptico es obligado a bascular en la dirección vertical
(descentrado rotativo) alrededor del eje de escaneado principal.
El mismo efecto descrito anteriormente puede ser
obtenido incluso cuando se tienen simultáneamente descentrado de
desplazamiento y descentrado de rotación.
Una lente moldeada utilizando un material de
resina sintética tiene birrefringencia, y las direcciones de los
ejes principales de birrefringencia cambian dependiendo de la
posición. Especialmente, se forma una distribución de eje principal
asimétrico en la dirección de subescaneado, tal como se muestra en
las figuras 19A y 19B.
No obstante, cuando la altura (h) (anchura de
subescaneado) de la lente de resina es del orden de 15 veces o más
la anchura (t) de subescaneado de un haz de luz que pasa por la
lente, la distribución asimétrica de los ejes principales de
birrefringencia en el haz de luz se hace relativamente reducida.
Para reducir la influencia de la birrefringencia, se utiliza
preferentemente una lente que tiene la estructura antes mencionada.
En realidad, es difícil que una lente utilizada para un dispositivo
óptico de escaneado satisfaga la relación h/t > 15, porque
pueden aumentar los costes debido al coste del material y al tiempo
de moldeo más prolongado.
No obstente, incluso cuando la utilización de
una lente que satisface la relación h/t \leq 15 hace sensible el
problema indicado en esta descripción, este problema puede ser
solucionado utilizando los medios que se describen en la
invención.
En este ejemplo, para las lentes laterales de
desviación (6a) utilizadas en el dispositivo óptico de escaneado,
h/t = 22,3, es decir, es preferible la forma de la lente para
reducir la influencia de la birrefringencia. No obstante, para la
lente (6b) del lado de la superficie (7) del tambor fotosensible,
h/t = 11,7. Es decir, la lente es afectada fácilmente por
birrefringencia. No obstante, la influencia se reduce utilizando las
medidas técnicas que se han descrito.
Cuando la altura (h) (anchura de subescaneado)
de la lente de escaneado fabricada a base de una resina es 1,8
veces o más el grosor (d) (anchura óptica en la dirección del eje)
del elemento óptico, tiene lugar la disipación del calor desde la
dirección de grosor más que desde la dirección de altura en la
refrigeración del proceso de moldeo, y como consecuencia, la lente
se enfría y endurece con rapidez. Por esta razón, las direcciones
de los ejes principales de birrefringencia se fijan antes de que los
ejes principales empiecen a oscilar ampliamente. Por lo tanto, la
distribución asimétrica de los ejes principales en la dirección de
subescaneado se hace pequeña.
Para reducir la influencia de la
birrefringencia, se utiliza preferentemente una lente con la
estructura antes mencionada. En realidad, si el grosor es demasiado
reducido, la resina no puede ser alimentada con suavidad hacia
adentro del molde, resultando ello en birrefringencia. Además, si la
altura (h) (anchura de subescaneado) de la lente es demasiado
grande, el coste aumenta de manera no deseable.
No obstante, incluso cuando la utilización de
una lente que satisface la relación h/d \leq 1,8 hace sensible el
problema antes indicado, este problema puede ser solucionado
utilizando los medios descritos en esta invención. En este ejemplo,
h/d = 1,53 para la lente del lado de los medios deflectores (6a)
utilizada en los medios ópticos, y h/d = 1,63 para la lente (6b)
del lado de la superficie (7) del tambor fotosensible, es decir,
las formas de las lentes son fácilmente afectadas por
birrefringencia. No obstante, la influencia se reduce utilizando las
medidas técnicas antes
descritas.
descritas.
Si hay múltiples lentes de escaneado realizadas
a base de una resina, el error de intervalo entre líneas de
escaneado debido a birrefringencia aparece como acumulación de
influencia de birrefringencia de cada una de las lentes.
No obstante, para hacer el coste adecuado al
rendimiento óptico, se debe utilizar frecuentemente una serie de
lentes de escaneado (dos o más) realizadas a base de una resina. La
influencia de la birrefringencia depende también de la dirección de
incidencia de un haz de luz o de la forma de una lente. Por esta
razón, el error de intervalo entre líneas de escaneado en la
dirección de subescaneado no cambia linealmente con respecto a la
dirección de escaneado principal. Cuando se dispone de una serie de
lentes, el error puede ser evitado en una cierta zona o parte y
amplificado en otra. Si dicha zona o parte está conformada
localmente, dicha zona pasa a ser muy visible, resultando ello en
la degradación de la calidad de impresión. En este ejemplo, se
utilizan dos lentes que tienen birrefringencia para el dispositivo
óptico de escaneado. No obstante, la influencia se reduce utilizando
las medidas técnicas antes descritas.
La razón por la que la influencia de la
birrefringencia resulta grave cuando todas las lentes utilizadas
para el dispositivo óptico de escaneado son lentes de resina que
tienen birrefringencia se describirá a continuación.
Cuando el dispositivo óptico de escaneado
consiste en una serie de lentes de resina que tienen
birrefringencia, el error del intervalo debido a la birrefringencia
aparece prácticamente como acumulación de influencia de
birrefringencia de cada una de las lentes. Esto es debido a la razón
siguiente. Dado que la distribución de basculaciones de ejes
principales de birrefringencia depende fácilmente de la forma
externa de una lente, y cada una de las lentes utilizadas en el
dispositivo óptico de escaneado tiene frecuentemente forma
rectangular a causa de la disponibilidad de espacio, las
direcciones de basculación de los ejes principales de
birrefringencia en una posición en la lente son iguales más o menos
para cualesquiera lentes.
La influencia de la birrefringencia depende
también de la dirección de incidencia de un haz de luz o de la
forma de la lente. Por esta razón, el error de intervalo entre
líneas de escaneado en la dirección de subescaneado no cambia
estrictamente de forma lineal con respecto a la dirección principal
de escaneado. Por lo tanto, cuando se utiliza una serie de lentes
que tienen birrefringencia, las influencias de las partes que
contribuyen a que aparezca un error de intervalo grande se acumulan
provocando, por lo tanto, que la parte o zona en la que aparece el
error del intervalo entre líneas de escaneado se incremente
localmente. Si se forma localmente una parte o zona de este tipo,
esta parte o zona pasa a ser muy notable sobre una imagen impresa,
resultando ello en la degradación de la calidad de impresión.
La influencia de la birrefringencia depende
también del grosor de la lente. De manera general, al aumentar el
grosor de la lente, la influencia de la birrefringencia aparece más
fácilmente. Por lo tanto, incluso una lente única, pero gruesa, que
tiene birrefringencia genera con facilidad un error de intervalo de
subescaneado entre el extremo de la izquierda y el extremo de la
derecha de la zona de escaneado efectiva de líneas de escaneado.
Además, cuando se utiliza solamente una lente única para el
dispositivo óptico de escaneado, la lente tiende a ser gruesa para
obtener una característica f-\theta o similar. Por
esta razón, si la lente única utilizada para el dispositivo óptico
de escaneado es una lente de resina que tiene birrefringencia, se
genera fácilmente un error del intervalo entre líneas de
escaneado.
Tal como se ha descrito anteriormente, cuando
todas las lentes utilizadas para el dispositivo óptico de escaneado
son lentes de resina que tienen birrefringencia, la influencia de la
birrefringencia es grande, y por lo tanto, tiene lugar el error del
intervalo de subescaneado entre el extremo de la izquierda y el
extremo de la derecha de la zona de escaneado efectiva de las
líneas de escaneado. No obstante, esta estructura se utiliza
frecuentemente de manera positiva para hacer los costes adecuados
con el rendimiento óptico, aunque sería apropiado evitar esta
estructura. El efecto de la presente invención se puede obtener
especialmente en este caso, y la degradación de la calidad de la
imagen impresa debido al error del intervalo entre líneas de
escaneado se puede reducir utilizando las medidas técnicas
propuestas por la presente invención.
En este ejemplo, ambas lentes del dispositivo
óptico de escaneado están realizadas a base de lentes de resina que
tienen birrefringencia. No obstante, la influencia se reduce al
utilizar las medidas técnicas que se han descrito.
En el quinto ejemplo, el número de lentes de
resina en cada una de las cuales cambian las direcciones de los
ejes principales de birrefringencia entre el extremo izquierdo de la
lente (eje descentrado) y el extremo derecho de la lente (eje
descentrado) en la dirección principal de escaneado (figuras 17, 18,
19A y 19B), y cada una de las direcciones de los ejes principales
de birrefringencia en cada extremo de lente forman una distribución
asimétrica en la dirección de subescaneado (figuras 19A y 19B) es de
dos. No obstante, el número de lentes puede ser de uno, de tres o
más.
Además, el dispositivo óptico de escaneado (6)
puede incluir un elemento óptico reflectante, realizado a base de
cristal y que tiene una cierta potencia además del elemento óptico
refractivo (lente) de la presente invención, que tiene
birrefringencia y está constituido por moldeo mediante una
resina.
El elemento óptico de escaneado puede incluir
una superficie de difracción. El elemento óptico de escaneado según
la presente invención puede ser un elemento que tiene una superficie
de difracción formada sobre una superficie de un elemento óptico
refractivo (lente) que tiene una cierta potencia.
El elemento óptico de escaneado de resina
(lente) de la presente invención, que muestra índice de anisotropía,
puede ser un elemento que tiene potencia positiva o un elemento que
tiene potencia negativa.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el
quinto ejemplo, todas las lentes del dispositivo óptico de escaneado
(6) son lentes de escaneado realizadas mediante una resina. No
obstante, la presente invención no está limitada a esta
realización. El dispositivo óptico de escaneado (6) puede incluir
una o varias lentes de escaneado realizadas a base de cristal.
La figura 15 es una vista en sección que muestra
la parte principal en la dirección de subescaneado de un aparato
para la formación de imágenes (impresora electrofotográfica) de
acuerdo con una realización, utilizando el aparato óptico de
escaneado de acuerdo con la primera realización de la presente
invención. Haciendo referencia a la figura 15, un aparato (104)
para la formación de imágenes recibe datos de código (Dc)
procedentes de un dispositivo externo (117) tal como, por ejemplo,
un ordenador personal. Los datos de código (Dc) son convertidos en
datos de imagen (datos de un punto) (Di) por un controlador de
impresora (111) en el aparato. Los datos de imagen (Di) son
introducidos en la unidad de escaneado óptico (100) (aparato de
escaneado óptico), de acuerdo con cualquiera de las realizaciones
primera a quinta de la presente invención. Un haz de luz (103),
modulado de acuerdo con los datos de imagen (Di) es emitido desde
la unidad de escaneado óptico (100). La superficie fotosensible del
tambor fotosensible (101) es escaneada en la dirección principal de
escaneado por el haz de luz (103).
El tambor fotosensible (101) que sirve como
portador de la imagen latente estática (cuerpo fotosensible) es
obligado a girar en el sentido de las agujas del reloj por el motor
(115). De acuerdo con esta rotación, la superficie fotosensible del
tambor fotosensible (101) se desplaza de forma relativa con respecto
al haz de luz (103) en la dirección de subescaneado perpendicular a
la dirección principal de escaneado. Un rodillo de carga (102) para
cargar uniformemente la superficie del tambor fotosensible (101)
está dispuesto sobre la cara superior del tambor fotosensible (101)
y hace tope contra su superficie. La superficie del tambor
fotosensible (101), que es cargada por el rodillo de carga (102), es
irradiada con el haz de luz (103) escaneado por la unidad de
escaneado óptico (100).
Tal como se ha descrito en lo anterior, el haz
de luz (103) es modulado en base a los datos de imagen (Di). Cuando
la superficie del tambor fotosensible es irradiada con el haz de luz
(103), se forma una imagen latente electroestática sobre la
superficie del tambor fotosensible (101). Esta imagen latente
electroestática es revelada como imagen de tóner por el revelador
(107), que hace tope contra el tambor fotosensible (101) en el lado
de más abajo de la posición de irradiación del haz de luz (103), a
lo largo de la dirección de rotación del tambor fotosensible (101).
Las partículas de tóner que se utilizan en este caso tienen, por
ejemplo, cargas opuestas a las aplicadas al rodillo de carga (102).
Una parte (parte de imagen) a la que se pega el tóner es una parte
no expuesta del tambor fotosensible. Es decir, en esta realización,
se lleva a cabo lo que se designa como revelado normal. En esta
realización, se puede llevar a cabo el revelado invertido para hacer
que el tóner se adhiera a la parte expuesta del tambor
fotosensible.
La imagen de tóner revelada por el revelador
(107) es transferida a la hoja de papel (112) como elemento de
transferencia por el rodillo de transferencia (108) dispuesto sobre
el lado inferior del tambor fotosensible (101) en oposición al
tambor fotosensible (101). La hoja de papel (112) es almacenada en
un cassette de papel (109) por delante del tambor fotosensible
(101) (lado derecho en la figura 15). También es posible la
alimentación manual. Un rodillo de alimentación (110) está
dispuesto en una parte extrema del cassette de papel (109) para
alimentar la hoja de papel (112) del cassette de papel (109) a una
trayectoria de transporte.
La hoja de papel (112) que tiene una imagen de
tóner, que no ha sido fijada transferida sobre la misma de la forma
anteriormente indicada, es transportada a un dispositivo de fijación
del lado posterior (lado izquierdo de la figura 15) del tambor
fotosensible (101). El dispositivo de fijación comprende un rodillo
de fijación (113) que tiene un calentador de fijación (no mostrado)
en el interior y un rodillo de prensado (114) presionado contra el
rodillo de fijación (113). La imagen de tóner sin fijar en la hoja
de papel (112) es fijada por prensado de la hoja de papel (112)
transportada desde la sección de transferencia por la parte de
prensado entre el rodillo de fijación (113) y el rodillo de presión
(114), y calentando la hoja de papel (112). Unos rodillos de
descarga (116) están dispuestos en el lado posterior del rodillo de
fijación (113), descargando la hoja de papel fijada (112) del
aparato de formación de imágenes.
Si bien no se ha mostrado en la figura 15, el
controlador (111) de la impresora lleva a cabo no solamente la
conversión de datos que se ha descrito anteriormente, sino también
el control para las secciones del aparato de formación de imágenes
(104), incluyendo el motor (115), y un motor del polígono y
similares en la unidad de escaneado óptico (100).
De acuerdo con la presente invención, se da a
conocer un aparato para el escaneado óptico de haces múltiples, tal
como se define en la reivindicación 1 y un aparato la formación de
imágenes que utiliza el aparato óptico de escaneado de haces
múltiples.
Claims (5)
1. Aparato óptico de escaneado de haces
múltiples, que comprende:
medios de fuente de luz (1) que tienen una serie
de zonas emisoras de luz (1a, 1b) adaptadas para emitir una serie de
haces de luz, cuyas direcciones de polarización no son paralelas ni
ortogonales entre sí;
medios ópticos incidentes (8) para hacer que
dicha serie de haces de luz emitidos desde las partes emisoras de
luz (1a, 1b) de dicha fuente de luz (1) incidan sobre medios de
desvío (5); y
medios ópticos de escaneado (6) que comprenden
como mínimo un elemento óptico refractivo (6a, 6b) fabricado en
resina zeonex para formar una imagen sobre una superficie (7) por
escaneado con la serie de haces de luz desviados por dichos medios
deflectores (5);
en el que dichos medios ópticos de escaneado (6)
tienen, como mínimo, un elemento óptico de escaneado (6a, 6b)
moldeado en una resina;
en el que la dirección de los ejes principales
de birrefringencia en las partes extremas de dicho elemento o
elementos ópticos de escaneado (6a, 6b) forma una distribución
asimétrica debido a la distribución de esfuerzos generada en la
refrigeración en el proceso de moldeo de dicho elemento o elementos
ópticos de escaneado; y
en el que si h es la anchura de la dirección de
subescaneado de dicho elemento o elementos ópticos de escaneado (6a,
6b) y d es la anchura en la dirección óptica del eje, se satisface
la relación h/d < 1,8;
en la que si t es la anchura de dirección de
subescaneado del haz de luz que pasa por dicho elemento o elementos
ópticos de escaneado se satisface la relación h/t < 15; y
medios de ajuste de rotación que son capaces de
provocar la rotación de cada una de la serie de partes emisoras de
luz independientemente, a efectos de ajustar la diferencia de ángulo
de polarización entre los haces de luz emitidos de la serie de
partes emisoras de luz a no más de 20º, de manera que la gama de
errores de intervalos entre líneas de escaneado, utilizadas para
formar la imagen en la dirección de subescaneado, no es superior a
1/5 del error de intervalo de línea de escaneado deseado.
2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
el aparato tiene una serie de elementos ópticos de escaneado (6a,
6b) realizados a base de una resina.
3. Aparato, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho dispositivo óptico de
escaneado comprende un elemento óptico de escaneado realizado en
cristal.
4. Aparato para la formación de imágenes, que
comprende:
dicho aparato óptico de escaneado de haces
múltiples (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;
un elemento fotosensible (101) dispuesto en la
superficie de escaneado;
un revelador (107) para revelar, como imagen de
tóner, una imagen latente electroestática formada sobre dicho
elemento fotosensible (101) por haces de luz escaneados por dicho
aparato óptico de escaneado de haces múltiples;
un dispositivo de transferencia (108) para la
transferencia de la imagen de tóner revelada sobre el elemento de
transferencia (109); y
un dispositivo de fijación (113, 114) para fijar
la imagen de tóner transferida sobre el elemento de
transferencia.
5. Aparato para la formación de imágenes, según
la reivindicación 4, que comprende además un controlador (111) de la
impresora para convertir datos de códigos recibidos desde un
dispositivo externo (117) en una señal de imagen (Di) e
introduciendo la señal de imagen en dicho aparato óptico de
escaneado (100).
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