JP2005001126A - Optical writing device - Google Patents

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JP2005001126A
JP2005001126A JP2003163702A JP2003163702A JP2005001126A JP 2005001126 A JP2005001126 A JP 2005001126A JP 2003163702 A JP2003163702 A JP 2003163702A JP 2003163702 A JP2003163702 A JP 2003163702A JP 2005001126 A JP2005001126 A JP 2005001126A
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optical writing
mirror
light
optical
scanning direction
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Junichi Into
純一 印東
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical writing optical system which can realize optical writing with the trouble of conventional optical writing optical systems improved. <P>SOLUTION: The optical writing device is configured to be able to carry out optical writing of one line at the same time by a combination of a mirror array capable of controlling a deflection direction by units of mirrors corresponding to pixel sizes, and a light shielding slit. In comparison with the conventional liquid crystal shutter array method, a light/shade switching time is greatly speeding up. Moreover, the use efficiency of light is higher owing to the reflection type than that of a liquid crystal shutter or the like transmission type. Also, high-speed writing is enabled as compared with a raster scan method of scanning by units of pixel. The optical writing optical system which can carry out high-speed writing, has a high use efficiency of light, and can fully be made compact is thus realized. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置の光書込部に用いられる、ミラーアレイを用いた光書込光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置においては、デジタル方式の光書込光学系により2値化された画像情報に応じて感光体からなる書込媒体上に光書込を行い潜像を形成した後、現像、転写、定着の各工程を経て記録用紙等に画像を形成している。ここで、上記画像形成装置に用いられる、従来より知られている光書込方式の代表例とその特徴を以下に述べる。
(1)光走査型(ラスター・スキャン)書込方式:ポリゴンミラー等の偏向器を用いてレーザーダイオード(LD)等の光源からの出射光束を偏向走査し、fθレンズ等を介して感光体上を等速度的に走査する方式(特許文献1参照)。
(2)LEDアレイ方式:画素密度に対応する数だけ発光ダイオード(LED)をライン状にアレイ化し、等倍結像素子等で感光体上に集光させる方式(特許文献2参照)。
(3)液晶シャッター・アレイ方式:画素密度に対応する数だけ液晶をライン状にアレイ化し、各液晶をシャッターとしてオン/オフすることにより感光体上に書き込む方式(特許文献3参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平08−160694号公報
【特許文献2】
特開平05−050653号公報
【特許文献3】
特開平06−118743号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(1)の光走査型(ラスター・スキャン)書込方式は最も広く利用されている方式で、特に高密度化、高速化に有利で、信頼性の高い方式だが、偏向器やレンズ等の光学部品の配置のために比較的大きなスペースを要するため、小型化には不利である。上記(2)のLEDアレイ方式は、倍率誤差が小さく、小型化に有利な方式だが、各LEDの精度のばらつきが大きく、画像にムラを生じ易いし、自発光素子のため,高速プリントするには、光量不足になる問題がある。上記(3)の液晶シャッター・アレイ方式は、倍率誤差が小さく、小型化に有利な方式だが、液晶のシャッター速度が十分でなく、また光の透過率も悪いことから高速化には適さない。これを改善するために、特開平7−256923号が提案されているが、この提案では、オンとオフを1ラインずつ切り替える制御を行っているため(主走査列毎のON、OFF制御)デイザ制御以外の階調制御の実現が困難である。また、楕円形状等の長尺反射ミラーを用いているが、特に、可動ミラーやその他の場所での反射の影響の考慮がなされていない。
【0005】
本発明の目的は、上記従来の光書込光学系の不具合を改善した光書込を実現することのできる光書込光学系を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、デジタル方式の光書き込み装置において、光源から書込媒体に到る光路中に配設され、主走査方向の略画素密度に対応する大きさで形成された可動ミラーを主走査方向にライン状に配列してなるミラー・アレイと、第一のスリット幅が副走査方向の画素の大きさに等しいか、又はそれ以下の幅の遮光スリットを備え、画像情報に応じて前記ミラー・アレイの各々の可動ミラーを偏向させることで前記書込媒体に書き込むことを特徴とする。
【0007】
また、前記ミラー・アレイは、各々の可動ミラーを偏向させることでオン状態とオフ状態を各副走査方向のライン毎に制御し、各ミラー毎にミラーのPWM制御回路を有することを特徴とする。
【0008】
また、前記PWM制御回路は、制御用レジスタを有し、前記レジスタ値に応じて、副走査方向のライン毎にオン、オフ状態をPWM変調で独立に制御可能であることを特徴とする。
【0009】
また、前記制御用レジスタのレジスタ値を一定時間毎に更新することを特徴とする。
【0010】
また、前記制御用レジスタのレジスタにデータを書き込むためのバッファレジスタを有することを特徴とする。
【0011】
また、前記光源としてハロゲンランプまたは蛍光管のような線状光源を用いると共に楕円形状等の長尺反射ミラーなどを用いて光束を副走査方向に必要に応じて集束させ、その光を第二のスリットを通して線光源とする前記光源と一体化されたことを特徴とする。
【0012】
また、前記可動ミラーがオフ時にそのミラーで反射される光を吸収することが出来る光吸収材が少なくとも前記スリット壁面に塗布又は実装されていることを特徴とする。
【0013】
また、前記ミラー・アレイが、前記PWM制御回路を同一IC上に具備していることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る光学系の概略構成を示す要部斜視図であり、図中符号1はミラー・アレイ、2はミラー・アレイを構成する可動ミラー、3は遮光スリット、4は書込媒体としての感光体である。尚、光源部の図示は省略した。図1において、ミラー・アレイ1は光源から感光体4に到る光路中に配設されており、主走査方向(感光体表面の移動方向を副走査方向とし、この方向に直交する方向を主走査方向とする)の画素密度に対応する間隔及び大きさで形成された可動ミラー2を主走査方向にライン状に配列した構成となっている。
【0015】
マイクロミラー41は、支持ポスト42を介してヨーク43載せらている。このヨーク43は、捻りヒンジ44a,44bによってシリコン基板40aから浮かされた状態で揺動可能に支持されている。また、ヨーク43の周辺方向にそれぞれ第一電極45aと、第2電極45bが形成されている。41は、必要に応じて42の上で任意の角度に回転して実装できるようになっているので、容易に1の配列に相当するミラー配列が実現可能である。
【0016】
図2に示す通り、ミラー・アレイの各可動ミラー2は、第1電極45a及び第2電極45bに印加される電圧の極性に応じて作用する静電力によりマイクロミラー41が捻りヒンジ44a、44bを捻らせながら時計方向又は反時計方向に揺動し、その面を傾斜させることになる。第1電極45a、45bに対する電圧供給は図示されていないコントローラによって制御される。つまり、第1電極45a、45bに電圧が供給されない場合可動(マイクロ)ミラー41は水平姿勢を保持するが、第1電極45aに正極性を印加するとともに第2電極45bに逆極性を印加すると、マイクロミラー45は一方に傾斜して、その傾斜角が+θとなる。第1電極45aに逆極性を印加するとともに第2電極45bに正極性を印加すると、マイクロミラー45は他方に傾斜して、その傾斜角が−θとなる様に動作し、ミラーのON,OFF動作が実現される。
【0017】
ミラー・アレイ1と感光体4との間には遮光スリット3が配設されており、遮光スリット3のスリット部3aはミラー・アレイ1のライン方向(アレイ方向)に沿って開口しており、ライン方向に直交する方向、すなわち副走査方向のスリット幅Wは副走査方向の画素の大きさに対応している。したがって、ミラー・アレイ1の1つの可動ミラー2により反射された光束が遮光スリット3のスリット部3aを通過して感光体4上に照射されることで1画素の光書込が行なわれる。ここで、光源から出射され、ミラー・アレイ1の各可動ミラー2に入射する光束Lは、画像データに応じて制御される各可動ミラー2によって偏向されるため、ミラー・アレイ1と感光体4の間に遮光スリット3を設置することにより、そのスリット部3aを光束が通過するか否かで明(オン)及び暗(オフ)に切り替えることができる。
【0018】
したがって、画像データをパラレル制御信号としてライン毎にミラー・アレイ1の各ミラー2を制御するPWM制御回路に印加することにより、各ビット毎のデータに対応して当該PWM制御回路がミラーのオン、オフのPWM制御を行い感光体4に光書込を行なうことができる。感光体表面が連続的に副走査方向に移動していても、前記PWM制御回路のPWM制御中に、次のラインデータを一括してバッファレジスタに書き込み、前記PWM制御の終了タイミングでバッファレジスタから制御レジスタに書き込むことで次のPWM制御をスタートでき、光書込を連続的に行なうことができる。
【0019】
このように、本発明の光書込光学系においては、1画素に対応する大きさのミラー単位で偏向方向を制御可能なミラー・アレイ1と、それを制御するPWM制御回路、遮光スリット3の組合せにより、1ラインを同時にPWM制御回路の制御レジスタのデータを更新可能であり、各可動ミラー1−2の応答速度も液晶等と比べて速いため、従来の液晶シャッター・アレイ方式に比べ明・暗の切替時間が非常に高速である。しかも反射式であるため、液晶シャッターのような透過式のものより光の利用効率が高い。又、2つのラインデータ間もPWM制御でONOFF制御で、階調制御の実現も可能だし、実質的にライン間にラインを増やすような制御も可能なため,副走査方向のスピードを遅くしなくとも、又、ラインデータの転送レートを早くしなくても、副走査方向の印刷を高解像度、かつ高階調で実現できる効果がある。
【0020】
図3に、第2の実施形態を示す。101〜104がバッファレジスタで、本実施形態では、データのシリアル転送のためのシフトレジスタも兼用している。データ入力端子121が101の入力端子に接続され、101の出力端子が113を通じて,102の入力端子に接続している。同様に102の出力端子が114を通じて,103の入力端子に接続している。又、103の出力端子が115を通じて,104の入力端子に接続している。101〜104のレジスタには、データ設定用クロック入力端子があり、それは、130の信号線を通じて,134の2入力NORゲートの出力端子に接続され、その入力端子の一方は、131のCLK信号に、他方は、126のdata_enable信号入力端子に接続されている。
【0021】
本実施形態では、簡単のために、PWM制御回路を4個用いた例で説明するが,実際には、n個(7000〜9000個)で考えるのが普通であり、上記実施形態をそのまま簡単に拡張可能なので、その場合における詳細説明は省略する。105、106,107、127はPWM制御回路であり、113が105の、114が106の、115が107の、104の出力端子に接続されている信号線116が127のPWM制御回路のPWM制御用レジスタ入力端子に接続されている。105、106,107、127のPWM制御回路のPWM制御用レジスタ入力端子の制御クロックとしては、125の信号LINE_CLKが119のインバータで反転され、その反転信号が118の信号ラインを通して接続されており、125の信号を立下りで113,114,115,116上のデータを105、106、107,127のPWM制御回路のレジスタ内にラッチする。
【0022】
108,109,110、128は、ミラー・アレイ制御用レジスタであり、105,106,107、127のそれぞれのPWM信号出力用信号線122,123,124、129が制御データ出力端子にそれぞれ接続されている。108,109,110,128の出力は、図示されていないミラー用のコントローラに接続され、108,109,110,128にHがかかれるときには,ON状態に、Lの時にはOFF状態に制御される。
【0023】
105,106,107,127及び、108,109,110,128は、111のPLLのVCO出力信号PWM_CLK信号線が接続され、そのクロック同期で動作する。111,112はPLLを構成し、111がVCOを含むPLLの本体で、112が分周回路である。111のVCOの出力信号が112の分周回路の入力端子に接続され111のクロックのレファレンス信号入力端子に接続されている。111のクロック入力端子には、125のLINE_CLKのクロック信号が入力され、117の信号線には、125に印加される信号のn逓倍された周波数のほぼduty50%のクロックが125の信号に同期して出力される。(正確なduty50%のクロックが必要な場合には、117の信号線へのクロック出力信号を112の分周期の途中から引き出せば問題ない。)
【0024】
ただし、前記nは、112の分周倍率を示しであり、133の外部入力端子に分周比を設定することで、112の分周倍率を自由に設定できるように構成される。例えばn=2で2分周、4で4分周の意味である。その場合、112の中の回路は、使用する特定のn分周回路を複数持ち、その出力を133のデータで選択することで容易に実現可能なため,具体的回路の説明は省略する。
【0025】
次に動作に関して説明する。図4に動作のタイムチャートの一例を示す。21のvideo_data入力端子は、4ビットのバスであり、0〜Fまでの16種類のデータが31のクロックに同期して図4のように、タイミングに応じて、画像データに対応したデータが外部から入力される。CLK信号131は、126のdata_enable信号とNORをとって101,102,103,104、のレジスタのクロック端子に入力されるため,126のdata_enable信号がLOWでenable条件で、かつCLK信号がHからLの立下りエッジで、データが各101〜104のレジスタにラッチされ、126がLのとき131のCLKの立下り毎にデータが101〜104のレジスタに向かって順次シフトされ転送されるように動作する。
【0026】
次に126のdata_enable信号がHのとき、101〜104のレジスタのシフト動作は停止し、そのタイミングで125のLINE_CLKのクロック信号が入力されると、その立下りエッジで105,106,107,127のPWM制御回路の入力レジスタに101,102,103,104のレジスタ中のデータがラッチされ、その後の117のPWM_CLK信号の立ち上がり毎に、105,106,107,127のPWM生成回路でPWM信号が論理演算され、その結果がPWM信号として122,123,124,129の出力信号線上に出力される。
【0027】
121が4ビットのデータの場合、図4のDATA1〜DATA16までのPWM信号の波形が選択できる用にPWMを構成することも可能である。図4の実施形態の場合、video_dataが0000、0001,0010、0100のデータが,図4のDATA1、DATA2、DATA3、DATA4のタイミング、そして波形で129,124,123,122のPWMの出力端子に出力されるように、105,106,107,127は動作する。
【0028】
一般に、これらの121のデータと出力波形の関係は必要に応じて105,106,107,127の論理回路のロジックを替えることで自由に選択できる用に設計可能で一般の標準的な回路の設計手法で実現できるため,詳細の内部回路の説明は省略する。そして、これらの駆動回路は、ASICの内部に一体化して構成することで、外部のノイズを削減し、回路を簡単にできる。そして、108,109,110,128のレジスタは、117のPWM_CLK信号の立下り毎に122,123,124,129の信号をラッチするように動作するため,従来例に対し、1回のデータ転送(設計)で、4倍(4ライン)分の情報をPWMに与えて動作させる事も可能となる。また、PLLの逓倍倍率を非常に大きくし(64以上)117のPWM_CLKの周波数を大きくし、125のLINE_CLK間のデータ更新間に、各PWM制御回路の出力信号を、図4のDATA1〜DATA16のどれか一つのデータを、繰り返し出力する事で,ミラーのオン、オフによるduty可変の階調制御が、容易に実現可能となる。具体的には,周波数15KHZ程度以上のPWM変調は容易に実現可能である。
【0029】
次に、図5は第三の実施の形態を示す図であって、(a)は光書込光学系の平面図、(b)は(a)のA−A’断面図である。図中、符号1〜4は図1と同様の構成部材であり、符号5は光源、6は遮光ミラー、7は楕円長尺ミラー、8は、第2の遮光スリットである。本実施形態では、光源5としてハロゲンランプ、キセノンランプまたは蛍光管等の線状光源を用い、該線状光源5の長手方向がミラー・アレイ1のライン方向と平行になるように配置し、且つ、線状光源5の周囲に遮光ミラー6及び楕円長尺ミラー7等を配置して、遮光ミラー6及び楕円長尺ミラー7等で副走査方向(線状光源の長手方向(ミラー・アレイのライン方向)と直交する方向)に光束を集束するようにしかつ、8の第2のスリットを設け光の通過の制限を設けたため、これによりエネルギー効率(光の利用効率)をより高め反射等の光で露光精度を上げることが可能である。また、第2のスリットで合焦しない光をカットして、7の端部等で生じる散乱光による余計な露光を削減できる効果がある。又本発明では光源5に線状光源を用いるため、従来のLED方式のような輝度のばらつきによるムラが生じることがなく、画像ムラの無い光書込を行なうことができるしスリットの裏面等、光吸収剤を塗布し、反射を抑えるようにしたので、ミラーアレーの配置のある程度の自由度を得る事が可能となる。ただし、可動レンズによる散乱等余計な光の、スリットへの入射を避けるため、1−1のミラーアレーの照射光に対する配置は、特にONからOFFへレンズが遷移するタイミングでその可能性を低下させるため、OFF時の反射光が、線状光源方向のベクトルをもって反射される方向(図5(b)の1’)になるようにその実装基板が固定される事が好ましい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項1の光書込光学系においては、画素の大きさに対応するミラー単位で偏向方向を制御可能なミラー・アレイと遮光スリットの組合せにより、1ラインを同時に光書込できるため、従来の液晶シャッター・アレイ方式に比べ明・暗の切替時間が非常に高速であり、しかも反射式であるため、液晶シャッターのような透過式のものより光の利用効率が高く、また、1画素単位で走査するラスター・スキャン方式に比べて高速書込が可能となる。従って、高速書込が可能で光利用効率が高く、小型化が十分可能な光書込光学系を実現することができる。また、各列毎にPWM制御回路を有しているため,デイザ以外の階調制御(ミラーアレーのONOFFのduty制御)や、ライン数を増やす制御が実現できるため,容易に副走査方向の印刷を高解像度、かつ高階調で実現できる効果がある。また、請求項3の光書込光学系においては、光源としてハロゲンランプ、キセノンランプまたは蛍光管のような線状光源を用いると共に楕円形状等の長尺反射ミラーを用いて光源からの光束を副走査方向(線状光源の長手方向と直交する方向)に集束させることにより、光の利用効率をより高めることができる、しかも、光源に線状光源を用いるため、従来のLED方式のような輝度のばらつきによるムラが生じることがなく、また、第2のスリットを設ける事でスリットでの反射等による画像ムラの無い光書込を行なうことができる。また、ミラーアレーが実装されている基板と、当該光源がある一定角度を有して照射される様に構成しているので、散乱光等の制御光に対する影響を最小限に抑える事で、高解像度、かつ高階調で実現できる効果がある。また、PWM制御回路やその制御回路(図3)をミラーアレーを実装している同一IC上に構成することで、外部に余計な回路を付加せず、用いる事ができ、実装が楽になり、かつ、外部に必要な制御回路も不要となり、設計を楽にし、回路を簡単にでき、外部のノイズを削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光学系の概略構成を示す要部斜視図
【図2】ミラー・アレイの構成図
【図3】第ニの実施形態を示すブロック図
【図4】タイミングチャート
【図5】第三の実施形態を示す概略構成図
【符号の説明】
1−1 ミラーアレー
1−2 可動ミラー
1−3 第一の遮光スリット
3a スリット部
1−4 感光体
1〜4 バッファレジスタ(シフトレジスタ)
5〜7、27 PWM生成回路
11、12 PLL回路
34、19 ゲート回路
8、9、10、28 DFF
3−5 線状光源
3−6 遮光ミラー
3−7 楕円長尺ミラー
3−8 第2の遮光スリット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical writing optical system using a mirror array, which is used in an optical writing unit of an image forming apparatus such as a digital copying machine, a printer, or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus such as a digital copying machine, a printer, or a facsimile, a latent image is formed by optically writing on a writing medium made of a photoconductor according to image information binarized by a digital optical writing optical system. After forming the image, an image is formed on a recording sheet or the like through the steps of development, transfer, and fixing. Here, representative examples of conventionally known optical writing methods used in the image forming apparatus and their characteristics will be described below.
(1) Optical scanning type (raster scan) writing method: a deflecting light beam from a light source such as a laser diode (LD) is deflected and scanned using a deflector such as a polygon mirror, and then on a photoconductor via an fθ lens or the like. Is scanned at a constant speed (see Patent Document 1).
(2) LED array method: A method in which light emitting diodes (LEDs) are arrayed in a line shape corresponding to the pixel density and condensed on a photosensitive member with a unity imaging element or the like (see Patent Document 2).
(3) Liquid crystal shutter array method: A method in which liquid crystals are arrayed in a line shape corresponding to the pixel density, and each liquid crystal is turned on / off as a shutter to write on the photosensitive member (see Patent Document 3).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 08-160694 [Patent Document 2]
JP 05-050653 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-118743
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical scanning type (raster scan) writing method (1) is the most widely used method, which is particularly advantageous for increasing the density and speed, and is a highly reliable method. Since a relatively large space is required for the arrangement of optical components such as these, it is disadvantageous for miniaturization. The LED array method (2) has a small magnification error and is advantageous for miniaturization. However, each LED has a large variation in accuracy, tends to cause unevenness in images, and is a self-luminous element, so it can be printed at high speed. Has a problem of insufficient light quantity. The liquid crystal shutter array method (3) has a small magnification error and is advantageous for miniaturization, but is not suitable for increasing the speed because the liquid crystal shutter speed is insufficient and the light transmittance is also poor. In order to improve this, Japanese Patent Laid-Open No. 7-256923 has been proposed. However, in this proposal, control is performed to switch on and off one line at a time (ON / OFF control for each main scanning row). It is difficult to realize gradation control other than control. In addition, a long reflecting mirror having an elliptical shape or the like is used, but in particular, the influence of reflection at a movable mirror or other places is not taken into consideration.
[0005]
An object of the present invention is to provide an optical writing optical system capable of realizing optical writing in which the problems of the conventional optical writing optical system are improved.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a digital type optical writing apparatus, it is disposed in an optical path from a light source to a writing medium, and is formed to have a size corresponding to a pixel density in the main scanning direction. A mirror array comprising movable mirrors arranged in a line in the main scanning direction and a light-shielding slit having a first slit width equal to or smaller than the pixel size in the sub-scanning direction. Accordingly, the writing is performed on the writing medium by deflecting each movable mirror of the mirror array.
[0007]
Further, the mirror array controls the on state and the off state for each line in each sub-scanning direction by deflecting each movable mirror, and has a mirror PWM control circuit for each mirror. .
[0008]
Further, the PWM control circuit has a control register, and the ON / OFF state can be independently controlled by PWM modulation for each line in the sub-scanning direction according to the register value.
[0009]
Further, the register value of the control register is updated at regular intervals.
[0010]
In addition, a buffer register for writing data to the register of the control register is provided.
[0011]
In addition, a linear light source such as a halogen lamp or a fluorescent tube is used as the light source and a long reflecting mirror having an elliptical shape or the like is used to focus the light beam in the sub-scanning direction as necessary. The light source is integrated with the light source through a slit.
[0012]
In addition, a light absorbing material capable of absorbing light reflected by the mirror when the movable mirror is off is applied or mounted on at least the slit wall surface.
[0013]
Further, the mirror array is provided with the PWM control circuit on the same IC.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a principal part showing a schematic configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a mirror array, 2 is a movable mirror constituting the mirror array, 3 is a light-shielding slit, Reference numeral 4 denotes a photoconductor as a writing medium. The illustration of the light source unit is omitted. In FIG. 1, the mirror array 1 is disposed in the optical path from the light source to the photoconductor 4, and is in the main scanning direction (the moving direction of the photoconductor surface is the sub-scanning direction, and the direction orthogonal to this direction is the main scanning direction. The movable mirrors 2 formed at intervals and sizes corresponding to the pixel density in the scanning direction are arranged in a line in the main scanning direction.
[0015]
The micromirror 41 is mounted on the yoke 43 via the support post 42. The yoke 43 is swingably supported by the torsion hinges 44a and 44b while being floated from the silicon substrate 40a. A first electrode 45a and a second electrode 45b are formed in the peripheral direction of the yoke 43, respectively. Since 41 can be mounted by rotating at an arbitrary angle on 42 as required, a mirror array corresponding to one array can be easily realized.
[0016]
As shown in FIG. 2, each of the movable mirrors 2 in the mirror array has the micro mirror 41 twisted by the twisting hinges 44a and 44b by the electrostatic force acting according to the polarity of the voltage applied to the first electrode 45a and the second electrode 45b. While twisting, the surface is swung clockwise or counterclockwise, and the surface is inclined. The voltage supply to the first electrodes 45a and 45b is controlled by a controller (not shown). That is, when no voltage is supplied to the first electrodes 45a and 45b, the movable (micro) mirror 41 maintains a horizontal posture, but when a positive polarity is applied to the first electrode 45a and a reverse polarity is applied to the second electrode 45b, The micromirror 45 is tilted to one side, and the tilt angle is + θ. When a reverse polarity is applied to the first electrode 45a and a positive polarity is applied to the second electrode 45b, the micromirror 45 tilts to the other and operates so that the tilt angle becomes −θ, and the mirror is turned ON / OFF. Operation is realized.
[0017]
A light-shielding slit 3 is disposed between the mirror array 1 and the photosensitive member 4, and a slit portion 3 a of the light-shielding slit 3 opens along the line direction (array direction) of the mirror array 1. The direction perpendicular to the line direction, that is, the slit width W in the sub-scanning direction corresponds to the size of the pixel in the sub-scanning direction. Therefore, the light beam reflected by one movable mirror 2 of the mirror array 1 passes through the slit portion 3a of the light-shielding slit 3 and is irradiated onto the photosensitive member 4, whereby optical writing of one pixel is performed. Here, the light beam L emitted from the light source and incident on each movable mirror 2 of the mirror array 1 is deflected by each movable mirror 2 controlled in accordance with the image data, and therefore, the mirror array 1 and the photosensitive member 4. By installing the light shielding slit 3 between the two, the light can be switched between bright (on) and dark (off) depending on whether or not the light beam passes through the slit portion 3a.
[0018]
Therefore, by applying the image data as a parallel control signal to the PWM control circuit that controls each mirror 2 of the mirror array 1 for each line, the PWM control circuit turns on the mirror in correspondence with the data for each bit. Off-PWM control can be performed to perform optical writing on the photosensitive member 4. Even if the surface of the photoconductor is continuously moved in the sub-scanning direction, the next line data is written to the buffer register at a time during the PWM control of the PWM control circuit, and is read from the buffer register at the end timing of the PWM control. By writing to the control register, the next PWM control can be started, and optical writing can be performed continuously.
[0019]
As described above, in the optical writing optical system of the present invention, the mirror array 1 capable of controlling the deflection direction in units of mirrors having a size corresponding to one pixel, the PWM control circuit for controlling the mirror array 1, and the light-shielding slit 3 are provided. By combination, the data in the control register of the PWM control circuit can be updated simultaneously for one line, and the response speed of each movable mirror 1-2 is faster than that of liquid crystal, etc. Dark switching time is very fast. Moreover, since it is a reflection type, the light utilization efficiency is higher than that of a transmission type such as a liquid crystal shutter. In addition, it is possible to realize gradation control between two line data by PWM control with ON / OFF control, and it is also possible to control to increase the number of lines between lines substantially, so the speed in the sub-scanning direction is not slowed down. In addition, there is an effect that printing in the sub-scanning direction can be realized with high resolution and high gradation without increasing the line data transfer rate.
[0020]
FIG. 3 shows a second embodiment. Reference numerals 101 to 104 denote buffer registers, and in this embodiment, they are also used as shift registers for serial data transfer. The data input terminal 121 is connected to the input terminal 101, and the output terminal 101 is connected to the input terminal 102 through 113. Similarly, 102 output terminals are connected to 103 input terminals through 114. The output terminal 103 is connected to the input terminal 104 through 115. The registers 101 to 104 have data setting clock input terminals, which are connected to the output terminals of 134 2-input NOR gates through 130 signal lines, and one of the input terminals is connected to the 131 CLK signal. The other is connected to 126 data_enable signal input terminals.
[0021]
In this embodiment, for the sake of simplicity, an example in which four PWM control circuits are used will be described. However, in practice, it is normal to consider n (7000 to 9000), and the above embodiment is simply simplified. The detailed description in that case is omitted. Reference numerals 105, 106, 107, and 127 denote PWM control circuits. 113 is a PWM control circuit having 105, 114 is 106, 115 is 107, and the signal line 116 connected to the output terminal 104 is 127. Connected to the register input terminal. As a control clock of the PWM control register input terminal of the PWM control circuit 105, 106, 107, 127, 125 signal LINE_CLK is inverted by the inverter 119, and the inverted signal is connected through the 118 signal line. The data on 113, 114, 115, 116 is latched in the registers of the PWM control circuits 105, 106, 107, 127 at the falling edge of the 125 signal.
[0022]
Reference numerals 108, 109, 110, and 128 are mirror array control registers. The PWM signal output signal lines 122, 123, 124, and 129 of 105, 106, 107, and 127 are connected to control data output terminals, respectively. ing. The outputs of 108, 109, 110, and 128 are connected to a mirror controller (not shown), and are controlled to be in an ON state when H is applied to 108, 109, 110, and 128 and to an OFF state when L.
[0023]
105, 106, 107, 127 and 108, 109, 110, 128 are connected to the VCO output signal PWM_CLK signal line of 111 PLL, and operate in synchronization with the clock. 111 and 112 constitute a PLL, 111 is a PLL main body including a VCO, and 112 is a frequency divider. An output signal of the VCO 111 is connected to an input terminal of the frequency divider 112 and is connected to a reference signal input terminal of the 111 clock. A clock signal of 125 LINE_CLK is input to the clock input terminal 111, and a clock having a duty of approximately 50% of the frequency multiplied by n of the signal applied to 125 is synchronized with the signal of 125 to the signal line 117. Is output. (If an accurate 50% duty clock is required, there is no problem if the clock output signal to the 117 signal line is extracted from the middle of 112 minute cycles.)
[0024]
However, n indicates a frequency division ratio of 112, and the frequency division ratio of 112 can be freely set by setting a frequency division ratio to the external input terminal 133. For example, n = 2 means frequency division by 2, and 4 means frequency division by 4. In that case, the circuit in 112 has a plurality of specific n frequency dividing circuits to be used, and can easily be realized by selecting the output by the data of 133, so that the description of the specific circuit is omitted.
[0025]
Next, the operation will be described. FIG. 4 shows an example of an operation time chart. The video_data input terminal 21 is a 4-bit bus, and 16 types of data from 0 to F are synchronized with 31 clocks, and data corresponding to image data is externally output according to the timing as shown in FIG. It is input from. Since the CLK signal 131 is NORed with the data_enable signal of 126 and is input to the clock terminals of the registers 101, 102, 103, and 104, the data_enable signal of 126 is LOW and in an enable condition, and the CLK signal is changed from H to H. At the falling edge of L, the data is latched in each of the 101 to 104 registers, and when 126 is L, the data is sequentially shifted and transferred toward the 101 to 104 register at every falling of 131 CLK. Operate.
[0026]
Next, when the 126 data_enable signal is H, the shift operation of the registers 101 to 104 is stopped. When the LINE_CLK clock signal of 125 is input at that timing, 105, 106, 107, 127 at the falling edge thereof. The data in the registers 101, 102, 103, and 104 are latched in the input register of the PWM control circuit, and the PWM signal is output from the PWM generation circuit of 105, 106, 107, and 127 every time the PWM_CLK signal of 117 thereafter rises. A logical operation is performed, and the result is output as a PWM signal onto the output signal lines 122, 123, 124, and 129.
[0027]
When 121 is 4-bit data, the PWM can be configured so that the waveforms of the PWM signals from DATA1 to DATA16 in FIG. 4 can be selected. In the case of the embodiment of FIG. 4, the data with video_data of 0000, 0001, 0010, and 0100 is sent to the PWM output terminals of 129, 124, 123, and 122 in the timing of DATA1, DATA2, DATA3, and DATA4 in FIG. 105, 106, 107, 127 operate to be output.
[0028]
In general, the relationship between the data 121 and the output waveform can be designed so that it can be freely selected by changing the logic of the logic circuits 105, 106, 107, and 127 as necessary. Since it can be realized by the method, detailed description of the internal circuit is omitted. These drive circuits are integrated into the ASIC, thereby reducing external noise and simplifying the circuit. The registers 108, 109, 110, and 128 operate so as to latch the signals 122, 123, 124, and 129 every time the PWM_CLK signal of 117 falls, so that one data transfer is performed compared to the conventional example. In (design), it is possible to operate by giving information for four times (four lines) to PWM. Also, the multiplication factor of the PLL is greatly increased (64 or more), the frequency of PWM_CLK of 117 is increased, and the output signal of each PWM control circuit is updated between DATA1 to DATA16 of FIG. By repeatedly outputting any one of the data, it is possible to easily realize variable gradation control by turning the mirror on and off. Specifically, PWM modulation with a frequency of about 15 KHZ or more can be easily realized.
[0029]
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a third embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view of the optical writing optical system, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In the figure, reference numerals 1 to 4 are the same constituent members as in FIG. 1, reference numeral 5 is a light source, 6 is a light shielding mirror, 7 is an elliptical long mirror, and 8 is a second light shielding slit. In the present embodiment, a linear light source such as a halogen lamp, a xenon lamp or a fluorescent tube is used as the light source 5, the longitudinal direction of the linear light source 5 is arranged in parallel with the line direction of the mirror array 1, and The light shielding mirror 6 and the elliptical long mirror 7 are arranged around the linear light source 5, and the light shielding mirror 6 and the elliptical long mirror 7 are arranged in the sub-scanning direction (longitudinal direction of the linear light source (line of the mirror array). Since the light beam is focused in a direction orthogonal to the direction (direction) and the second slit 8 is provided to limit the passage of light, this increases the energy efficiency (light utilization efficiency), and reflects light, etc. It is possible to increase the exposure accuracy. In addition, there is an effect that unnecessary light caused by scattered light generated at the end of 7 or the like can be reduced by cutting light that is not focused by the second slit. Further, in the present invention, since a linear light source is used as the light source 5, there is no unevenness due to luminance variations as in the conventional LED system, optical writing without image unevenness can be performed, and the back surface of the slit, etc. Since the light absorber is applied to suppress reflection, it is possible to obtain a certain degree of freedom in the arrangement of the mirror array. However, in order to avoid extraneous light such as scattering by the movable lens from entering the slit, the arrangement of the 1-1 mirror array with respect to the irradiation light lowers the possibility particularly when the lens transitions from ON to OFF. Therefore, it is preferable that the mounting substrate is fixed so that the reflected light at the time of OFF is reflected in a direction (1 ′ in FIG. 5B) reflected with a vector in the linear light source direction.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the optical writing optical system according to claim 1, the combination of the mirror array and the light-shielding slit capable of controlling the deflection direction in mirror units corresponding to the size of the pixel, Since one line can be optically written at the same time, the switching time between light and dark is very fast compared to the conventional liquid crystal shutter array method, and it is reflective, so it is lighter than a transmission type such as a liquid crystal shutter. In addition, high-speed writing is possible as compared with the raster scan method in which scanning is performed in units of one pixel. Therefore, it is possible to realize an optical writing optical system that can perform high-speed writing, has high light utilization efficiency, and can be miniaturized sufficiently. Since each column has a PWM control circuit, gradation control other than dither (mirror array ON / OFF duty control) and control to increase the number of lines can be realized, so printing in the sub-scanning direction is easy. Can be realized with high resolution and high gradation. In the optical writing optical system according to the third aspect, a linear light source such as a halogen lamp, a xenon lamp or a fluorescent tube is used as a light source, and a long reflecting mirror having an elliptical shape or the like is used as a light source. By focusing in the scanning direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the linear light source), the light utilization efficiency can be further increased, and since the linear light source is used as the light source, the luminance as in the conventional LED system is used. In addition, the second slit is provided, and optical writing without image unevenness due to reflection at the slit or the like can be performed. In addition, since it is configured so that the substrate on which the mirror array is mounted and the light source is irradiated at a certain angle, the influence on the control light such as scattered light can be minimized. There is an effect that can be realized with high resolution and high gradation. Also, by configuring the PWM control circuit and its control circuit (FIG. 3) on the same IC on which the mirror array is mounted, it can be used without adding an extra circuit to the outside, and the mounting becomes easy. In addition, there is no need for an external control circuit, which facilitates design, simplifies the circuit, and reduces external noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a mirror array. FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment. Timing chart [FIG. 5] Schematic configuration diagram showing the third embodiment [Explanation of symbols]
1-1 Mirror array 1-2 Movable mirror 1-3 First light-shielding slit 3a Slit portion 1-4 Photoconductors 1-4 Buffer register (shift register)
5-7, 27 PWM generation circuit 11, 12 PLL circuit 34, 19 Gate circuit 8, 9, 10, 28 DFF
3-5 Linear light source 3-6 Shielding mirror 3-7 Elliptical long mirror 3-8 Second shielding slit

Claims (8)

デジタル方式の光書き込み装置において、
光源から書込媒体に到る光路中に配設され、主走査方向の略画素密度に対応する大きさで形成された可動ミラーを主走査方向にライン状に配列してなるミラー・アレイと、
第一のスリット幅が副走査方向の画素の大きさに同等か、又はそれ以下の幅の遮光スリットを備え、
画像情報に応じて前記ミラー・アレイの各々の可動ミラーを偏向させることで前記書込媒体に書き込むことを特徴とする光書き込み装置。
In a digital optical writing device,
A mirror array in which movable mirrors arranged in an optical path from a light source to a writing medium and having a size corresponding to a pixel density in the main scanning direction are arranged in a line in the main scanning direction;
The first slit width is equal to or smaller than the pixel size in the sub-scanning direction, and includes a light-shielding slit having a width smaller than that,
An optical writing apparatus, wherein writing is performed on the writing medium by deflecting each movable mirror of the mirror array in accordance with image information.
前記ミラー・アレイは、各々の可動ミラーを偏向させることでオン状態とオフ状態を各副走査方向のライン毎に制御し、各ミラー毎にミラーのPWM制御回路を有することを特徴とする請求項1に記載の光書き込み装置。The mirror array includes a mirror PWM control circuit for each mirror, wherein each movable mirror is deflected to control an on state and an off state for each line in each sub-scanning direction. 2. The optical writing device according to 1. 前記PWM制御回路は、制御用レジスタを有し、前記レジスタ値に応じて、副走査方向のライン毎にオン、オフ状態をPWM変調で独立に制御可能であることを特徴とする請求項2に記載の光書き込み装置。3. The PWM control circuit according to claim 2, further comprising a control register, wherein the on / off state can be independently controlled by PWM modulation for each line in the sub-scanning direction according to the register value. The optical writing device described. 前記制御用レジスタのレジスタ値を一定時間毎に更新することを特徴とする請求項3に記載の光書き込み装置。4. The optical writing device according to claim 3, wherein the register value of the control register is updated at regular intervals. 前記制御用レジスタのレジスタにデータを書き込むためのバッファレジスタを有することを特徴とする請求項4に記載の光書き込み装置。5. The optical writing device according to claim 4, further comprising a buffer register for writing data to a register of the control register. 前記光源としてハロゲンランプまたは蛍光管のような線状光源を用いると共に楕円形状等の長尺反射ミラーなどを用いて光束を副走査方向に必要に応じて集束させ、その光を第二のスリットを通して線光源とする前記光源と一体化されたことを特徴とする請求項1に記載の光書き込み装置。A linear light source such as a halogen lamp or a fluorescent tube is used as the light source and a long reflecting mirror such as an elliptical shape is used to focus the light beam in the sub-scanning direction as necessary, and the light passes through the second slit. The optical writing apparatus according to claim 1, wherein the optical writing apparatus is integrated with the light source as a line light source. 前記可動ミラーがオフ状態の時にそのミラーで反射される光を吸収することが出来る光吸収材が少なくとも前記スリット壁面に塗布又は実装されていることを特徴とする請求項2に記載の光書き込み装置。3. The optical writing device according to claim 2, wherein a light absorbing material capable of absorbing light reflected by the mirror when the movable mirror is in an off state is applied or mounted on at least the slit wall surface. . 前記ミラー・アレイが、前記PWM制御回路を同一IC上に具備していることを特徴とする請求項1に記載の光書き込み装置。2. The optical writing apparatus according to claim 1, wherein the mirror array includes the PWM control circuit on the same IC.
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