JP2001328294A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP2001328294A
JP2001328294A JP2000151552A JP2000151552A JP2001328294A JP 2001328294 A JP2001328294 A JP 2001328294A JP 2000151552 A JP2000151552 A JP 2000151552A JP 2000151552 A JP2000151552 A JP 2000151552A JP 2001328294 A JP2001328294 A JP 2001328294A
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liquid crystal
unit
crystal cell
electric field
electrode
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JP2000151552A
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English (en)
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Kiwamu Morita
極 森田
Yoshinobu Okumura
好延 奥村
Tsunehiro Yamashita
倫弘 山下
Masaki Saka
昌樹 坂
Hiroshi Tatsumi
洋 巽
Hiroshi Ishii
洋 石井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の高いバンディング抑制機構を有しか
つ生産性に優れた露光装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 露光装置は、被露光部材と、被露光部材
に光ビームを出射する露光手段と、露光手段に対して被
露光部材を相対移動させる移動手段と、露光手段に対す
る被露光部材の相対移動量の誤差を補正する移動量補正
手段とを備え、移動量補正手段が、前記相対移動量を検
出する移動量検出部と、露光手段から被露光部材への光
路中に設けられた液晶セルと、液晶セル内に所定の電界
を形成する電界形成部と、移動量検出部によって検出さ
れた移動量に基づいて電界形成部を制御する電界制御部
とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、露光装置に関
し、特に電子写真プロセスを有するカラーレーザビーム
プリンタやマルチカラーレーザビームプリンタ等の電子
写真装置に用いられる露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザビームプリンタ等では、レーザ光
源から発射された光ビームを、ポリゴンミラー等の偏光
部材を介して感光体ドラムの露光面に光走査し、露光面
に静電潜像が形成される。光走査の際に、感光体ドラム
に回転ムラがあると、露光面における画像のドットピッ
チが詰まったりあるいは伸びたりして画質が低下する。
特に、副走査方向(ドラムの回転方向)における回転ム
ラ(バンディング)は、画質を大きく低下させるので、
バンディングを抑制する機構や光走査の際にバンディン
グを補正する機構を備えたものが提案されている(特開
平5−40398号公報)。
【0003】バンディングを抑制する機構としては、感
光体ドラムにフライホイールを装着する手法が従来から
用いられている。また、前記公報は、バンディングを補
正する機構を備えたものとして、ニオブ酸リチウム等か
らなる偏光部材を介して感光体ドラムの露光面を光走査
する光走査装置を開示する。この装置では、バンディン
グが検出されると、バンディングの程度に応じて偏光部
材に印加される電界の大きさを変化させ、それによって
偏光部材の材質の屈折率を変え、光ビームをシフトさせ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
フライホイールの装着は、感光体ドラムを回転駆動させ
るモータの大出力化を招く。また、前記のバンディング
の補正機構では、偏光部材として結晶成長させたものが
使用されるのでコストが上昇し、光学的精度を保証する
ための加工に長時間を要する。
【0005】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、精度の高いバンディング抑制機構を有し、
かつ生産性に優れた露光装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、被露
光部材と、被露光部材に光ビームを出射する露光手段
と、露光手段に対して被露光部材を相対移動させる移動
手段と、露光手段に対する被露光部材の相対移動量の誤
差を補正する移動量補正手段とを備え、移動量補正手段
が、前記相対移動量を検出する移動量検出部と、露光手
段から被露光部材への光路中に設けられた液晶セルと、
液晶セル内に所定の電界を形成する電界形成部と、移動
量検出部によって検出された移動量に基づいて電界形成
部を制御する電界制御部とからなる露光装置が提供され
る。
【0007】従来、液晶分子を平行な一方向に配向させ
た液晶セルに電界を加えて液晶分子の配列状態を変える
と、液晶層内の見掛けの屈折率が変化して焦点距離が変
わる、いわゆる液晶レンズが知られている(「液晶デバ
イスハンドブック」616 頁〜617 頁、日本学術振興会発
行)。本発明は、このような液晶レンズの特性を有する
液晶セルを、光学走査系を有する露光装置の光学走査に
おける補正機構に用いることにより、機械的な可動部分
がなく、薄型で軽量かつ消費電力の少ない露光装置を提
供することができる。
【0008】この発明は、液晶分子の配列方向により屈
折率が異なる屈折率異方性を活用したものである。屈折
率異方性の大きい液晶としては、例えば、正の誘電異方
性を有するネマティック液晶が用いられる。ネマティッ
ク液晶としては、アゾキシ系液晶(屈折率をnとすると
き、Δn=0.28程度)、ビフェニル系液晶(屈折率
をnとするとき、Δn=0.2程度)等が例示され、印
加電圧10V前後で駆動される。
【0009】この発明では、液晶セルが、光ビームの入
射側と出射側にそれぞれ配設された透明板と、これらの
透明板上に形成された少なくとも2つの透明電極と、こ
れらの透明電極に接するように前記透明板の間に挿入さ
れた液晶とからなるものが例示される。2枚の透明板
は、互いに平行に配設されたガラス平板どうし、または
ガラス平板とガラス湾曲板の組み合わせが挙げられる。
【0010】この発明における電界形成部とは、液晶セ
ルの透明電極に電圧を印加するための電源、トランスあ
るいはスイッチ等からなる電源回路をさす。透明電極
は、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化スズ(Sn
2 )、酸化インジウム(In2 3 )等の材料が透明
導電性金属薄膜として、蒸着またはスパッタ法により透
明板上に形成される。これらの透明電極は、一対の透明
電極が液晶を挟んで対向する構成とすれば、印加された
電圧によって液晶の厚み方向(光軸方向)に電界が形成
され、液晶内の屈折率の分布が均一になってプリズムの
作用を生じる。具体的には、2枚のガラス平板を互いに
平行に配設し、平板に形成された一対の透明電極を液晶
を挟んで対向させた液晶セルを、光軸に対して所定の角
度を有して配設し、電界制御部が移動量検出部によって
検出された移動量に応じて透明電極間に所定の電圧を印
加する構成が挙げられる。液晶に印加される電圧に応じ
て光軸方向に形成される電界が変わり、それによって液
晶内の屈折率が変わり、出射される光ビームの光路が移
動する。
【0011】また、複数の透明電極が一方の透明板上に
離間して形成されるように構成すれば、光軸方向と交差
する方向に電界が形成され、集光機能、すなわちレンズ
の作用を生じる。具体的には、透明電極が、共通電極
と、共通電極から異なる電極間距離を有して配設された
第1電極ならびに第2電極とからなり、電界制御部が移
動量検出部によって検出された移動量に応じて第1電極
と第2電極のいずれか一方を選択し、共通電極と選択さ
れた前記電極との間に所定の電圧を印加する構成が挙げ
られる。このとき、液晶セルは、光軸が透明電極の間を
通り、かつ入射される光ビームの光路が前記光軸と平行
になるように配設することにより、シリンドリカルレン
ズの特性が得られ、プリズムの作用とレンズの作用を生
じる。
【0012】この発明の露光装置は、被露光部材が感光
体ドラムであり、露光手段が感光体ドラム上にトナー潜
像を形成する光学走査系からなり、移動手段が感光体ド
ラムを光学走査系の副走査方向に回転させるモータから
なり、移動量検出部が感光体ドラムの回転ムラを検出す
る回転検出器からなる電子写真装置として構成される。
回転検出器が、感光体ドラムの周面に配設された磁石
と、磁石と対向して磁石の近傍に静置された磁気抵抗素
子とからなる構成であれば、フォトセンサのようにトナ
ーで汚染されて光量が低下したりすることがない。回転
検出器としては、磁気抵抗素子からの磁気信号と予め設
定された基準信号との位相差を検出する検出回路部を有
する構成が好ましい。このような構成とすれば、PLL
制御〔Phase lock loop 、位相同期ループ〕が可能とな
り、精度の高い制御が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の露光装置の実施の
形態を実施例に基づいて説明する。本発明はこれらの実
施例により何ら制限されるものではない。実施例1 図1は本発明の露光装置の要部概略図である。図1にお
いて、1は光源であり、例えば半導体レーザあるいはL
EDからなる変調可能な光源である。光源1から射出さ
れた光ビームはコリメータレンズ2によって平行ビーム
に変換される。平行ビームは、後記のように、液晶セル
3によって副走査方向(図中のD1方向)に偏向制御さ
れる。
【0014】液晶セル3から射出された光ビームはポリ
ゴンミラー4によってほぼ直交する方向(主走査方向、
すなわち図中のD2方向)に偏向反射される。ポリゴン
ミラー4によって偏向反射された光ビームはf−θレン
ズ5を介して感光体ドラム6の露光面6aに導かれ、主
走査方向に走査される。
【0015】感光体ドラム6の一端部には、感光体ドラ
ム6を図中の矢印R方向に回転させるドラム駆動部7が
配設される。ドラム駆動部7は、ブラシレス3相モータ
71の回転を歯車72を介して感光体ドラム6の露光面
6aに形成された歯車(図示省略)に伝え、感光体ドラ
ム6を回転させる。ブラシレス3相モータ71には、後
記のモータ制御回路部75が接続されている。感光体ド
ラム6の他端部には、感光体ドラム6の移動量、すなわ
ち回転速度を検出する回転ムラ検出器8が配置されてい
る。回転ムラ検出器8は、感光体ドラム6の回転方向に
沿って露光面6aの周端に無端環状に配設された多極着
磁マグネット81と、多極着磁マグネット81の表面か
ら所定のギャップを有して配置された磁性抵抗素子82
と、PLL制御に基づく電界制御部85とからなる。
【0016】電界制御部85は、回転する多極着磁マグ
ネット81と対向する磁性抵抗素子82の間に形成され
る磁界の変化に基づいて、磁性抵抗素子82が検出した
磁気信号を、波形成形部86が波形として成形し、成形
された前記波形を位相検出部87が予め設定された基準
信号CLOCK ─D と比較することにより感光体ドラム6の
回転ムラを検出する。位相検出部87からの出力信号に
応じて制御回路88により液晶セル3に印加する電圧が
制御される。
【0017】一方、前記のドラム駆動部7のモータ制御
回路部75は、制御回路78によってブラシレス3相モ
ータ71の回転速度等が制御される。すなわち、ブラシ
レス3相モータ71の回転状態は、波形成形部76が波
形として成形し、成形された前記波形を位相検出部77
が予め設定された基準信号CLOCK ─M と比較することに
よりブラシレス3相モータ71の回転ムラを検出する。
次いで、位相検出部77からの出力信号に応じて制御回
路78によりブラシレス3相モータ71に出力するパル
ス信号が制御される。
【0018】本実施例における液晶セル3の構成を、図
2および図3を参照しながら説明する。図2に示すよう
に、液晶セル31は、透明ガラスからなる平板101a
および101b(透明板)の各裏面に透明電極102を
蒸着またはスパッタ法により薄膜状に付着させ、これら
平板101aおよび101bを所定のギャップを有して
対向配置させて電極対を構成し、さらにこの電極対の間
に液晶103を入れることにより形成される。液晶10
3としては、屈折率の変化Δnが大きい、正の誘電異方
性を有するネマティック液晶であるアゾキシ系液晶(Δ
n=0.28程度)、シアノビフェニル系液晶(Δn=
0.2)、ビフェニル系液晶(Δn=0.22)が使用
される。
【0019】このようにして形成された液晶セル31
は、図3に示すように、コリメータレンズ2とポリゴン
ミラー4の間に、液晶セル31の光軸に対して所定の角
度を有して配置される。両透明電極102は電源回路1
04(図1では省略)に接続される。この電源回路10
4は、図示しない変圧器およびON/OFFスイッチを有す
る。電源回路104から両透明電極102間に電圧が印
加されると、液晶103の厚み方向(光軸方向)に電界
が形成され、液晶分子の配列は電界の方向に対して所定
の角度で垂直方向に配列し、液晶内の屈折率の分布が均
一になってプリズムの作用を生じる。したがって、図1
のコリメータレンズ2から射出された光ビームは、図3
において、角度θ1 で液晶セル31に一方の平板101
aの表面から入射し、角度θ2 で屈折して液晶セル31
内を進み、角度θ1 で他方の平板101bの表面から出
射される。
【0020】屈折角度θ2 は、液晶103の液晶分子の
配列方向によって決まるので、電源回路104の電圧を
変えることによって屈折角度θ2 は変化する。したがっ
て、電源回路104の電圧を調節することにより、平板
101aの表面から入射した光ビームを任意の距離だけ
平行移動させて平板101bの表面からポリゴンミラー
4に向かって出射させることができる。このような光ビ
ームの平行移動量を副走査方向におけるバンディング量
に対応させることにより、副走査方向のバンディングを
補正することができる。このような補正機構は、機械的
駆動部を伴わないので、高速かつ高精度な補正を可能に
し、装置全体の小型化を図ることができる。
【0021】一方、図1のドラム駆動部7のモータ制御
回路部75は、制御回路78によってブラシレス3相モ
ータ71の回転ムラを検出する。感光体ドラム6の副走
査方向における回転ムラは、概ねブラシレス3相モータ
71の回転ムラに基づくが、感光体ドラム6の偏心等も
考慮される。この発明では、ドラム駆動部7のモータ制
御回路部75と、回転ムラ検出器8の電界制御部85と
を相補的に、あるいは相乗的に用いて副走査方向のバン
ディングを良好に補正することができる。例えば、回転
ムラ検出器8におけるバンディングの補正が限界を超え
るような場合には、ドラム駆動部7によりブラシレス3
相モータ71の駆動を補助的に制御することにより、回
転ムラ検出器8におけるバンディングの補正を可能にす
る。
【0022】実施例2 図4および図5を参照しながら、液晶セル3の他の構成
例を説明する。なお、本実施例以降の実施例において
は、実施例1と共通する構成および動作についての説明
は省略し、実施例1と異なる構成部分についてのみ説明
する。図4に示すように、液晶セル32は、透明ガラス
からなる平板101aの裏面の上下に、所定の距離をも
って一対の帯状の透明電極122を付着させた電極対を
構成し、さらに透明電極122が付着されていない透明
ガラスからなる平板101bとの間に液晶103を入れ
ることにより形成される。
【0023】この実施例では、液晶セル32が、図5に
示すように、コリメータレンズ2とポリゴンミラー4の
間に配置される。液晶セル32に所定の電圧が印加され
ると、光軸方向と交差する方向に電界が形成され、光軸
が透明電極122の間を通り、かつ光ビームを前記光軸
と平行に入射させるように配設されることにより、シリ
ンドリカルレンズの特性が得られ、プリズムの作用とレ
ンズの作用を生じる。このとき、コリメータレンズ2か
ら射出される光ビームの光路と液晶セル32の光軸が平
行にかつ所定の距離Δyだけ離間するように液晶セル3
2が配置される。
【0024】コリメータレンズ2から射出された光ビー
ムは、液晶セル32の光軸と平行に液晶セル32に一方
の平板101aの表面から入射して、液晶分子の配列組
織に応じた屈折率で、他方の平板101bの表面から出
射され、液晶セル32の光軸上に焦点を結ぶ。
【0025】この実施例では、回転ムラ検出器8から得
られた情報に基づいて液晶セル32に印加する電圧の値
を変化させることにより、液晶セル32の焦点距離が変
化する(図中では焦点位置がZd からΔyd 移動す
る)。したがって、光ビームの光路を副走査方向に任意
にシフトさせることができ、副走査方向のバンディング
を良好に補正することができる。このような補正機構
は、機械的駆動部を伴わないので、高速かつ高精度な補
正を可能にし、装置全体の小型化を図ることができる。
【0026】実施例3 図6から図9を参照しながら、液晶セル3の他の構成例
を説明する。実施例2では、平板101aの裏面の上下
に両透明電極122を有する液晶セル32を用いたが、
この例では、前記の両透明電極122を共通電極P3
よび第1電極P1 として、これらの電極の間に第2電極
2 を配設した電極構成からなる液晶セル33が用いら
れる。
【0027】さらに、電源回路134は、それぞれが一
端を共通電極P3 に、各他端を第1電極P1 および第2
電極P2 に接続された電源135、136と、切り換え
スイッチ137とを有する。図1の制御回路88は、回
転ムラ検出器8によって検出されたバンディング量に応
じて第1電極P1 と第2電極P2 のいずれか一方を選択
し、共通電極P3 と選択された電極との間に所定の電圧
を印加することができる。電源回路134により液晶セ
ル33に電圧が印加されると、図7および図8に示すよ
うに、液晶セル33内には光軸方向と交差する方向に電
界が形成され、光軸が第1電極P1 または第2電極P2
と共通電極P3 との間を通り、かつ光ビームを前記光軸
と平行に入射させるように配設されることにより、シリ
ンドリカルレンズの特性が得られ、プリズムの作用とレ
ンズの作用を生じる。
【0028】図7において、第2電極P2 が選択される
と、液晶セル33には電界e2 を有するシリンドリカル
レンズが形成される。これによって、光軸Y2 が形成さ
れ、液晶セル33から出射された光ビームの焦点の位置
はZd2 となる。一方、図8において、第1電極P1 が選
択されると、液晶セル33には電界e1 を有するシリン
ドリカルレンズが形成される。これによって、光軸Y1
が形成され、液晶セル33から出射された光ビームの焦
点の位置はZd1 となる。各焦点の位置はZd1 、Zd2 は同
一である。このとき、液晶セル33は、電極P1 および
2 の選択によって、光軸が平行移動する。したがっ
て、光ビームの光路を副走査方向に任意にシフトさせる
ことができ、副走査方向のバンディングを良好に補正す
ることができる。
【0029】さらに、図9に示すように、第1電極P1
と第2電極P2 の両方をONにして、両電源135、13
6から液晶セル33に電圧を印加することができる。こ
の場合、液晶セル33には電界e3 を有するシリンドリ
カルレンズが形成され(図9に電界e3 を示して下さ
い)、これによって光軸Y12が形成される。光軸Y12
位置は、前記光軸Y1 およびY2 からさらに平行移動す
るが、液晶セル33から出射された光ビームの焦点の位
置はZd12となり、前記の焦点の位置Zd1 、Zd2 と変わり
がない。
【0030】実施例4 図10を参照しながら、液晶セル3のさらに他の構成例
を説明する。実施例1〜3では、液晶103が互いに平
行に配設された平板101aと101bとの間に挿入さ
れたが、この例では、液晶103が平板101aと透明
ガラスからなる湾曲板141の間に挿入された液晶セル
34が用いられる。平板101aの裏面には、実施例3
と同様に、共通電極P3 と第1電極P1 および第2電極
2 が形成され、これらの電極は電源135、136お
よび切り換えスイッチ137に接続される。液晶セル3
4では第1電極P1 および第2電極P2 の選択によって
光軸が平行移動する。
【0031】液晶セル34では、液晶セル34内の液晶
103だけでは屈折率が不足し、光軸の十分な平行移動
が確保できないような場合に、ガラス湾曲板141が屈
折率の不足を補うことができる。具体的には、ガラス湾
曲板141で焦点距離を予め短く設定し、切り換えスイ
ッチ137の選択によって焦点距離を細かく調整するの
が好ましい。
【0032】
【発明の効果】この発明では、液晶レンズの特性を有す
る液晶セルを、光学走査系を有する露光装置の光学走査
における補正機構に用いることにより、機械的な可動部
分がなく、薄型で軽量かつ消費電力の少ない露光装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による露光装置の概略的な構
成を示す斜視図。
【図2】図1の液晶セルの構成を示す斜視図。
【図3】図2の液晶セルの動作を説明する図。
【図4】本発明の実施例2による露光装置の液晶セルの
構成を示す斜視図。
【図5】図4の液晶セルの動作を説明する図。
【図6】本発明の実施例3による露光装置の構成を示す
図。
【図7】図6の液晶セルの動作を説明する図。
【図8】図6の液晶セルの動作を説明する図。
【図9】図6の液晶セルの動作を説明する図。
【図10】本発明の実施例4による露光装置の構成およ
び動作を説明する図。
【符号の説明】
1 光源(露光手段) 3 液晶セル 4 ポリゴンミラー(光学走査系) 6 感光体ドラム(被露光部材) 7 ドラム駆動部(移動手段) 8 回転ムラ検出器(移動量検出部) 10 露光装置 81 多極着磁マグネット 82 磁性抵抗素子 85 電界制御部 88 制御回路 104 電源回路(電界形成部) 134 電源回路(電界形成部) D1 副走査方向 D2 主走査方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 倫弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 坂 昌樹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 巽 洋 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 石井 洋 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2C362 AA03 BA71 BA82 BB48 2H076 AB05 AB08 AB12 AB16 AB18 AB68 2H088 EA42 GA02 HA21 HA24 KA06 KA26 MA20 2H110 CD13 CD14

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被露光部材と、被露光部材に光ビームを
    出射する露光手段と、露光手段に対して被露光部材を相
    対移動させる移動手段と、露光手段に対する被露光部材
    の相対移動量の誤差を補正する移動量補正手段とを備
    え、 移動量補正手段が、前記相対移動量を検出する移動量検
    出部と、露光手段から被露光部材への光路中に設けられ
    た液晶セルと、液晶セル内に所定の電界を形成する電界
    形成部と、移動量検出部によって検出された移動量に基
    づいて電界形成部を制御する電界制御部とからなる露光
    装置。
  2. 【請求項2】 液晶セルが、光ビームの入射側と出射側
    にそれぞれ配設された透明板と、これらの透明板上に形
    成された少なくとも2つの透明電極と、これらの透明電
    極に接するように前記透明板の間に挿入された液晶とか
    らなり、電界形成部が透明電極間に所定の電圧を印加す
    る電源を有する請求項1に記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 透明板のそれぞれが、互いに平行に配設
    されたガラス平板どうし、またはガラス平板とガラス湾
    曲板である請求項2に記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 一対の透明電極が液晶を挟んで対向する
    請求項2または3に記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 複数の透明電極が一方の透明板上に離間
    して形成された請求項2または3に記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 液晶セルが、光軸に対して所定の角度を
    有して配設された請求項1から5のいずれか1つに記載
    の露光装置。
  7. 【請求項7】 液晶セルは、光軸が透明電極の間を通り
    かつ光ビームを前記光軸と平行に入射させるように配設
    されてなる請求項1から5のいずれか1つに記載の露光
    装置。
  8. 【請求項8】 透明電極が、共通電極と、共通電極から
    異なる電極間距離を有して配設された第1電極および第
    2電極とからなり、電界制御部が移動量検出部によって
    検出された移動量に応じて第1電極と第2電極のいずれ
    か一方を選択し、共通電極と選択された前記電極との間
    に所定の電圧を印加する請求項2から7のいずれか1つ
    に記載の露光装置。
  9. 【請求項9】 被露光部材が感光体ドラムであり、露光
    手段が感光体ドラム上にトナー潜像を形成する光学走査
    系からなり、移動手段が感光体ドラムを光学走査系の副
    走査方向に回転させるモータからなり、移動量検出部が
    感光体ドラムの回転ムラを検出する回転ムラ検出器から
    なる請求項1に記載の露光装置を用いた電子写真装置。
  10. 【請求項10】 回転ムラ検出器が、感光体ドラムの周
    面に配設された磁石と、磁石と対向して磁石の近傍に配
    置された磁性抵抗素子と、磁性抵抗素子からの磁気信号
    と予め設定された基準信号との位相差を検出する検出回
    路部を有する請求項9に記載の電子写真装置。
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