JP2005352370A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光走査装置及びその光走査装置を用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus using the optical scanning device.
画像形成装置の一つとして、現在普及しているプリンタには様々な方式があるが、そのなかの一つに光学的に書き込みを行う光書き込み方式がある。光書き込み方式の代表的なものとしては電子写真方式が挙げられる。
また、光書き込み方式で自己発色型の代表的なものとして、銀塩方式がある。銀塩方式は、記録媒体である印画紙に直接光で書き込み、光が照射されたところが現像後に照射した光の色に発色するものであり、R(赤),G(緑),B(青)の3色の光を用いて書き込むことによりフルカラープリントができる。
As one of the image forming apparatuses, there are various types of printers that are widely used at present, and one of them is an optical writing method that performs optical writing. A representative example of the optical writing method is an electrophotographic method.
As a typical self-coloring type in the optical writing method, there is a silver salt method. In the silver salt system, light is directly written on a photographic printing paper as a recording medium, and the color of the irradiated light is developed after development. R (red), G (green), B (blue) ) Can be printed using the three colors of light.
さらに、自己発色型で最近注目されているものに、フォトクロミック材料を用いたものがある。フォトクロミック材料とは、光により色が可逆的に変化するもので、光を照射した部分がその光の色に変化し、さらに、色が変化した部分に紫外線を照射することで、元の色に戻すことが可能であるため、フルカラーで、光による書き込み及び消去が繰り返し可能なリライタブルペーパーとして期待されている。 Further, among self-coloring types that have recently attracted attention are those using photochromic materials. A photochromic material is a material whose color changes reversibly by light, and the part irradiated with light changes to the color of the light. Since it can be returned, it is expected to be a full-color rewritable paper that can be repeatedly written and erased by light.
一方、上述した光書き込み方式に用いられる従来の光走査装置には、電子写真方式のプリンタ等で現在最も採用されているポリゴンミラー(回転多面鏡)方式の光走査装置がある。ポリゴンミラー方式は、図7に示すように、複数の反射面を有するポリゴンミラー2を高速で回転させ、その反射面に光源51からの光を当てることで偏向走査し、走査光学系22,26,55を介して被走査面27上に集光して光を走査させることができる(例えは、特許文献1参照)。
On the other hand, as a conventional optical scanning device used for the above-described optical writing method, there is a polygon mirror (rotating polygonal mirror) type optical scanning device that is currently most employed in an electrophotographic printer or the like. In the polygon mirror system, as shown in FIG. 7, the polygon mirror 2 having a plurality of reflecting surfaces is rotated at high speed, and light from the
また、従来の光走査装置の別の方式として、LED(発光ダイオード)や有機EL(エレクトロ・ルミネッセンス)素子などの発光素子をアレイ状に並べたものがある。その一例を図8に示す。図8に示す従来の光走査装置は、有機EL素子12をアレイ状に並べたものであり、任意の有機EL素子を制御して点灯させることにより光を走査させることができる(特許文献2参照)。
また、フォトニック結晶の大きな波長分散特性を用いたものもあり、この従来の光走査装置では、図9に示すように、フォトニック結晶130と波長可変レーザ110を用いて、光の波長を制御することにより光を走査することができる(特許文献3参照)。
As another method of the conventional optical scanning device, there is one in which light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes) and organic EL (electroluminescence) elements are arranged in an array. An example is shown in FIG. The conventional optical scanning device shown in FIG. 8 has
In addition, there is a photonic crystal using a large wavelength dispersion characteristic. In this conventional optical scanning device, as shown in FIG. 9, the
さらに、特許文献4に記載の従来技術では、波長可変レーザとフォトニック結晶でレーザ走査システムを構成し、波長を連続的に変化させて、レーザ光を走査している。また、光位置センサ、または、スタート位置センサおよび終点位置センサを設け、センサからの情報をフィードバックしてレーザの波長を補正している。しかし、この従来技術では、波長可変レーザという特殊なレーザを用いており、装置が高価になってしまう。 Furthermore, in the prior art described in Patent Document 4, a laser scanning system is configured with a wavelength tunable laser and a photonic crystal, and laser light is scanned by changing the wavelength continuously. In addition, an optical position sensor, or a start position sensor and an end point position sensor are provided, and information from the sensors is fed back to correct the laser wavelength. However, this conventional technique uses a special laser called a wavelength tunable laser, which makes the apparatus expensive.
また、特許文献5に記載の従来技術では、波長可変の分布ブラッグ反射型(DBR)の半導体レーザと、フォトニック結晶と、レーザ光をフォトニック結晶に入射させるカップリングレンズとで光走査装置を構成しており、波長可変のDBR半導体レーザは導波路を局部的に加熱するヒータを搭載し屈折率を可変する受動導波路加熱方式の半導体レーザであり、レーザ光の波長を変化させて、レーザ光を走査している。しかし、この従来技術では、特許文献4と同様に特殊なレーザを用いており、装置が高価になってしまう。 Further, in the prior art described in Patent Document 5, an optical scanning device is configured with a wavelength-variable distributed Bragg reflection (DBR) semiconductor laser, a photonic crystal, and a coupling lens that causes laser light to enter the photonic crystal. The wavelength-variable DBR semiconductor laser is a passive waveguide heating type semiconductor laser that is equipped with a heater that locally heats the waveguide and varies the refractive index. Scanning light. However, in this prior art, a special laser is used as in Patent Document 4, and the apparatus becomes expensive.
前述の従来技術のうち、図7に示すようなポリゴンミラー方式は、ポリゴンミラー2を機械的に回転させるという機械的駆動部が必要であるため、機械的摩耗が生じるという信頼性の面で問題があり、また、騒音が発生してしまうという問題がある。さらに、比較的大きな空間を占めてしまいプリンタが大きくなってしまうといった問題があった。 Among the above-described prior arts, the polygon mirror system as shown in FIG. 7 requires a mechanical drive unit that mechanically rotates the polygon mirror 2, so that there is a problem in terms of reliability that mechanical wear occurs. There is also a problem that noise is generated. Furthermore, there is a problem that the printer occupies a relatively large space and becomes large.
一方、LEDや有機ELなどの発光素子をアレイ状に並べた光走査装置は、発光素子を並べて任意の発光素子を点灯させるので、機械的な駆動部がなく機械的摩耗や騒音が発生せず、また、占有する空間が比較的小さくプリンタ装置を小型化することができる。 On the other hand, an optical scanning device in which light emitting elements such as LEDs and organic ELs are arranged in an array illuminates an arbitrary light emitting element by arranging the light emitting elements, so there is no mechanical drive and no mechanical wear or noise is generated. Also, the space occupied by the printer device is relatively small, and the printer device can be downsized.
しかしながら、発光素子としてLEDをアレイ状に並べた光走査装置では、非常に長いLEDアレイチップを作製するのは非常に困難であるため、複数のLEDアレイチップを並べて実装する必要があるが、実装精度は印字品質に大きく影響するため、高精度の実装を行う必要があり、コストアップにつながっている。また、LEDアレイは、印字品質に大きく影響する発光ばらつきの問題がある。発光ばらつきに対しては、特許文献6に記載の従来技術のように、電極の一部をレーザ光で切断して1ビット毎に調整する手段はあるが、工程数が増えることになりコストアップにつながる。 However, in an optical scanning device in which LEDs are arranged in an array as light emitting elements, it is very difficult to produce a very long LED array chip, so it is necessary to mount a plurality of LED array chips side by side. Since accuracy greatly affects the print quality, it is necessary to implement with high accuracy, leading to an increase in cost. Further, the LED array has a problem of light emission variation that greatly affects the print quality. For light emission variations, as in the prior art described in Patent Document 6, there is a means for adjusting a bit for each bit by cutting a part of the electrode with a laser beam, but the number of processes increases and the cost increases. Leads to.
発光素子として図8のように有機EL素子をアレイ状に並べた光走査装置(特許文献2)では、長尺のものを一括で作製することができるため、実装工程がないため低コストにすることができる、また、発光ばらつきが比較的少ない。しかしながら、有機EL素子は、LEDに比べて寿命が短く、また、累積点灯時間が長くなるにつれて次第に輝度が低下するという問題がある。この問題に対しては、特許文献7に記載の従来技術のように、構造上単位面積当たりの発光強度を低下させて寿命を伸ばしたり、あるいは、特許文献8に記載の従来技術のように、有機ELアレイを複数ライン並べて、使用中のラインに寿命が来たら別のラインに切り替えて実質的に寿命を伸ばしたりするなどで対応しているが、構造が複雑になり、有機ELの低コスト及び小型化という利点が損なわれているという問題がある。さらに、有機ELアレイの寿命が短く、また、次第に輝度が低下するという問題の根本的解決にはなっていない。
In the optical scanning device (Patent Document 2) in which organic EL elements are arranged in an array as shown in FIG. 8 as a light emitting element, long ones can be manufactured in a lump, so there is no mounting process and the cost is reduced. In addition, there is relatively little variation in light emission. However, the organic EL element has a problem that the lifetime is shorter than that of the LED, and the luminance gradually decreases as the cumulative lighting time becomes longer. For this problem, as in the prior art described in Patent Document 7, the light emission intensity per unit area is reduced in structure to extend the life, or as in the prior art described in
また、特許文献4,5に記載のような、フォトニック結晶と波長可変レーザで構成した光走査装置は、機械的な駆動部がなく、騒音が発生せず、プリンタ装置を小型化することができる。しかしながら、波長可変レーザという特殊なレーザを用いる必要があり、装置が高価なものになってしまうという問題がある。 In addition, the optical scanning device composed of a photonic crystal and a wavelength tunable laser as described in Patent Documents 4 and 5 does not have a mechanical drive unit, generates no noise, and can downsize the printer device. it can. However, it is necessary to use a special laser called a wavelength tunable laser, which causes a problem that the apparatus becomes expensive.
そこで上記従来技術の問題を解決するため、本発明者らは、フォトニック結晶を強誘電体で形成し、フォトニック結晶に印加する電圧を制御することにより、波長可変レーザ等の特殊なレーザを用いる必要がなく、安価に構成することができるようにした光走査装置を提案している。
すなわち本発明者らは、光源と、強誘電体で形成されたフォトニック結晶と、強誘電体で形成されたフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部と、走査位置を検出する検出部とで光走査装置を構成しており、検出部で検出した走査位置を、フォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部にフィードバックしながらフォトニック結晶に印加する電圧を制御することで、光を走査している。しかしながら、この光走査装置では、フォトニック結晶による偏向角が小さく、走査系の光路長が長くなる(光走査装置が大きくなる)という問題がある。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors formed a photonic crystal with a ferroelectric material and controlled a voltage applied to the photonic crystal, so that a special laser such as a wavelength tunable laser was formed. There has been proposed an optical scanning device that can be configured inexpensively without being used.
That is, the present inventors have a light source, a photonic crystal formed of a ferroelectric, a voltage control unit that controls a voltage applied to the photonic crystal formed of a ferroelectric, and a detection that detects a scanning position. The optical scanning device is configured by the unit, and the voltage applied to the photonic crystal is controlled by feeding back the scanning position detected by the detection unit to the voltage control unit that controls the voltage applied to the photonic crystal. , Scanning light. However, this optical scanning device has a problem that the deflection angle by the photonic crystal is small and the optical path length of the scanning system is long (the optical scanning device is large).
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、走査系を、フォトニック結晶に印加する電圧で偏向を制御する偏向器と、フォトニック結晶を用いて偏向した光の偏向角を拡大する偏向角拡大器とで構成することにより、偏向角を大きくし、光走査装置を小さくすることができるようにするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a scanning system that controls deflection by a voltage applied to a photonic crystal, and deflection that expands a deflection angle of light deflected using the photonic crystal. By constituting with the angle expander, the deflection angle can be increased and the optical scanning device can be reduced.
すなわち、本発明は、走査系を、フォトニック結晶に印加する電圧で偏向を制御する偏向器と、フォトニック結晶を用いて偏向した光の偏向角を拡大する偏向角拡大器とで構成することにより、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な光走査装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、上記目的に加え、高速走査が可能な光走査装置を提供することを目的としている。
さらに本発明は、上記目的に加え、多色のプリンタに用いられる光走査装置を提供することを目的としている。
さらに本発明は、上記目的に加え、フルカラープリンタに用いられる光走査装置を提供することを目的としている。
さらに本発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な画像形成装置を提供することを目的としている。
さらに本発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価なカラー画像形成装置を提供することを目的としている。
さらに本発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価なリライタブルペーパー用画像形成装置を提供することを目的としている。
That is, according to the present invention, the scanning system includes a deflector that controls deflection by a voltage applied to the photonic crystal and a deflection angle expander that expands the deflection angle of light deflected using the photonic crystal. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost.
Another object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of high-speed scanning in addition to the above object.
Another object of the present invention is to provide an optical scanning device used in a multicolor printer in addition to the above object.
A further object of the present invention is to provide an optical scanning device used for a full-color printer in addition to the above object.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus with low noise, high reliability, small size, and low cost.
Another object of the present invention is to provide a color image forming apparatus that is low in noise, highly reliable, small in size, and inexpensive.
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus for rewritable paper that has low noise, high reliability, small size, and low cost.
上記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第1の手段は、光を走査する光走査装置において、光源と、該光源からの光を偏向する偏向器と、該偏向器によって偏向された光の偏向角を拡大する偏向角拡大器と、光の走査位置を検出する検出器とからなり、前記偏向器は強誘電体で形成されたフォトニック結晶と、その強誘電体で形成されたフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部からなり、前記偏向角拡大器は強誘電体または誘電体で形成されたフォトニック結晶からなることを特徴とする(請求項1)。
また、第2の手段は、第1の手段の光走査装置において、走査位置を検出する検出器で検出した走査位置を、前記偏向器の強誘電体で形成されたフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部にフィードバックして光を走査することを特徴とする(請求項2)。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following means.
According to a first means of the present invention, in an optical scanning device that scans light, a light source, a deflector that deflects light from the light source, and a deflection angle expansion that expands a deflection angle of the light deflected by the deflector. And a detector for detecting the scanning position of the light. The deflector controls a photonic crystal formed of a ferroelectric material and a voltage applied to the photonic crystal formed of the ferroelectric material. It comprises a voltage control unit, and the deflection angle expander comprises a photonic crystal formed of a ferroelectric or a dielectric (claim 1).
In the optical scanning device of the first means, the second means applies a voltage applied to the photonic crystal formed of a ferroelectric substance of the deflector, with the scanning position detected by the detector for detecting the scanning position. The light is fed back to the voltage control unit for controlling the light to scan the light (claim 2).
第3の手段の光走査装置は、第1または第2の手段の光走査装置を主走査方向に少なくとも2つ以上並べて配置したことを特徴とする(請求項3)。
また、第4の手段の光走査装置は、第1または第2の手段の光走査装置を副走査方向に少なくとも2つ以上並べて配置したことを特徴とする(請求項4)。
さらに、第5の手段は、第4の手段の光走査装置において、副走査方向に並べた2つ以上の光走査装置の光源波長が少なくとも2つ以上であることを特徴とする(請求項5)。
The optical scanning device of the third means is characterized in that at least two or more optical scanning devices of the first or second means are arranged side by side in the main scanning direction.
The optical scanning device of the fourth means is characterized in that at least two optical scanning devices of the first or second means are arranged side by side in the sub-scanning direction.
Further, the fifth means is characterized in that, in the optical scanning device of the fourth means, the light source wavelengths of the two or more optical scanning devices arranged in the sub-scanning direction are at least two or more. ).
第6の手段の光走査装置は、第1または第2の手段の光走査装置を副走査方向に少なくとも3つ以上並べて配置し、かつ、光源波長が少なくとも3つ以上あることを特徴とする(請求項6)。
また、第7の手段は、第1〜第6のいずれか一つの手段の光走査装置において、前記フォトニック結晶を形成する強誘電体がPLZT(plomb lanthanum zirconate titanate)であることを特徴とする(請求項7)。
The optical scanning device of the sixth means is characterized in that at least three optical scanning devices of the first or second means are arranged side by side in the sub-scanning direction, and there are at least three light source wavelengths ( Claim 6).
According to a seventh means, in the optical scanning device of any one of the first to sixth means, the ferroelectric material forming the photonic crystal is PLZT (plomb lanthanum zirconate titanate). (Claim 7).
第8の手段の画像形成装置は、第1〜第4のいずれか一つの手段の光走査装置と、該光走査装置からの光によって静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像して顕像化する現像器と、顕像化された画像を転写材に転写する転写器と、前記転写材に転写された画像を定着させる定着器とを備えたことを特徴とする(請求項8)。 An image forming apparatus of an eighth means includes an optical scanning device of any one of the first to fourth means, an image carrier on which an electrostatic latent image is formed by light from the optical scanning device, and the image A developing device that develops and visualizes the electrostatic latent image on the carrier, a transfer device that transfers the visualized image to a transfer material, and a fixing device that fixes the image transferred to the transfer material; (Claim 8).
第9の手段の画像形成装置は、第6の手段の光走査装置と、該光走査装置からの光によって記録媒体上に形成された像を現像する現像器と、現像された像を定着する定着器とを備えたことを特徴とする(請求項9)。
また、第10の手段は、第9の手段の画像形成装置において、前記記録媒体として、銀塩ペーパーまたはカラーフィルムを用いることを特徴とする(請求項10)。
An image forming apparatus according to a ninth means fixes the developed image by an optical scanning device as the sixth means, a developing device for developing an image formed on the recording medium by light from the optical scanning device, and And a fixing device (claim 9).
The tenth means is characterized in that, in the image forming apparatus of the ninth means, a silver salt paper or a color film is used as the recording medium.
第11の手段の画像形成装置は、第1〜第7の手段の光走査装置と、紫外光光源とで構成され、前記光走査装置からの光によって記録媒体上に画像を形成し、前記紫外光光源で前記記録媒体上の画像を消去することを特徴とする(請求項11)。
また、第12の手段は、第11の手段の画像形成装置において、前記記録媒体としてフォトクロミック材料からなるリライタブルペーパーを用いることを特徴とする(請求項12)。
The image forming apparatus of the eleventh means includes the optical scanning devices of the first to seventh means and an ultraviolet light source, and forms an image on a recording medium by the light from the optical scanning apparatus, and the ultraviolet light The image on the recording medium is erased with a light source (claim 11).
The twelfth means is characterized in that, in the image forming apparatus of the eleventh means, rewritable paper made of a photochromic material is used as the recording medium.
第1、第2の手段の光走査装置では、光源と、強誘電体で形成されたフォトニック結晶と、該強誘電体で形成されたフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部からなる偏向器と、強誘電体または誘電体で形成されたフォトニック結晶からなる偏向角拡大器と、走査位置を検出する検出器とから光走査装置を構成し、検出器で検出した走査位置を偏向器の電圧制御部にフィードバックして光を走査しているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、かつ、特殊なレーザを必要としない光走査装置を容易に製造することができる。
よって、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な光走査装置を容易に実現することができる。
In the optical scanning device of the first and second means, a light source, a photonic crystal formed of a ferroelectric material, and a voltage control unit for controlling a voltage applied to the photonic crystal formed of the ferroelectric material The optical scanner is composed of a deflector, a deflection angle magnifier made of a ferroelectric material or a photonic crystal formed of a dielectric, and a detector for detecting a scanning position, and the scanning position detected by the detector is determined. Since the light is scanned by feeding back to the voltage control unit of the deflector, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not have a mechanical driving unit, does not vary in light quantity, and does not require a special laser. it can.
Therefore, an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost can be easily realized.
第3、第4の手段の光走査装置では、第1または第2の手段の光走査装置を主走査方向または副走査方向に2つ以上並べて配置した構成としているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、特殊なレーザを必要とせず、かつ、実効的な走査速度が速い光走査装置を容易に製造することができる。
よって、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価で、かつ、高速走査が可能な光走査装置を容易に実現することができる。
In the optical scanning device of the third and fourth means, two or more optical scanning devices of the first or second means are arranged side by side in the main scanning direction or the sub-scanning direction, so there is no mechanical drive unit. Thus, an optical scanning device that does not vary in light quantity, does not require a special laser, and has a high effective scanning speed can be easily manufactured.
Therefore, it is possible to easily realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, low cost, and capable of high-speed scanning.
第5の手段では、第4の手段の光走査装置において、光源の波長の異なる光走査装置を副走査方向に2つ以上並べて構成しているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、特殊なレーザを必要とせず、かつ、異なる波長の光を走査できる光走査装置を容易に製造することができる。
よって、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価で、かつ、多色の画像形成装置に用いられる光走査装置を容易に実現することができる。
In the fifth means, in the optical scanning device of the fourth means, two or more optical scanning devices having different light source wavelengths are arranged side by side in the sub-scanning direction. In addition, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not require a special laser and can scan light of different wavelengths.
Therefore, it is possible to easily realize an optical scanning device used in a multi-color image forming apparatus with low noise, high reliability, small size, and low cost.
第6の手段の光走査装置では、光源波長の異なる3種類以上の第1または第2の手段の光走査装置を副走査方向に少なくとも3つ以上並べて配置した構成としているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、特殊なレーザを必要とせず、かつ、3つ以上の異なる波長の光を走査できる光走査装置を容易に製造することができる。
よって、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価で、かつ、フルカラーの画像形成装置に用いられる光走査装置を容易に実現することができる。
In the optical scanning device of the sixth means, at least three or more types of optical scanning devices of the first or second means having different light source wavelengths are arranged side by side in the sub-scanning direction. Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that can scan three or more different wavelengths of light without any variation in the amount of light, without requiring a special laser.
Therefore, it is possible to easily realize an optical scanning device that is used in a full-color image forming apparatus with low noise, high reliability, small size, and low cost.
第7の手段では、第1〜第6のいずれかひとつの手段の光走査装置のフォトニック結晶をPLZTで形成しているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、特殊なレーザを必要としなく、かつ、可視光領域の光を走査できる光走査装置を容易に製造することができる。
よって、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価で、かつ、可視光領域の光で使用可能な光走査装置を容易に実現することができる。
In the seventh means, since the photonic crystal of the optical scanning device of any one of the first to sixth means is formed by PLZT, there is no mechanical drive unit, no variation in light quantity, and a special laser Therefore, an optical scanning device that can scan light in the visible light region can be easily manufactured.
Therefore, it is possible to easily realize an optical scanning device that is low in noise, highly reliable, small in size, inexpensive, and usable with light in the visible light region.
第8の手段の画像形成装置では、第1〜第4のいずれか一つの手段の光走査装置と、像担持体と、現像器と、転写器と、定着器で構成しているので、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な画像形成装置を容易に製造することができる。よって、高品質の画像形成装置を安価に実現することができる。 The image forming apparatus of the eighth means comprises the optical scanning device of any one of the first to fourth means, the image carrier, the developing device, the transfer device, and the fixing device. An image forming apparatus that is noisy, reliable, small, and inexpensive can be easily manufactured. Therefore, a high quality image forming apparatus can be realized at low cost.
第9、第10の手段の画像形成装置では、第6の手段の光走査装置と、現像器と、定着器とで構成しているので、記録媒体として銀塩ペーパーまたはカラーフィルムを用いた画像形成装置が可能で、かつ、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な銀塩式画像形成装置を容易に実現することができる。よって、高品質のカラー画像形成装置を安価に実現することができる。 The ninth and tenth image forming apparatuses are composed of the optical scanning device of the sixth means, the developing device, and the fixing device. Therefore, an image using silver salt paper or a color film as a recording medium. It is possible to easily realize a silver salt type image forming apparatus that can be formed, has low noise, is highly reliable, is small, and is inexpensive. Therefore, a high-quality color image forming apparatus can be realized at low cost.
第11、第12の手段の画像形成装置では、第1〜第7のいずれか一つの手段の光走査装置と、紫外光光源とで構成しているので、記録媒体としてフォトクロミック材料からなるリライタブルペーパーを用いて画像形成することができ、画像の消去も行うことができるので、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な画像形成装置を容易に実現することができる。よって、高品質のリライタブルペーパー用画像形成装置を安価に実現することができる。 Since the image forming apparatus of the eleventh and twelfth means comprises the optical scanning device of any one of the first to seventh means and the ultraviolet light source, the rewritable paper made of a photochromic material as the recording medium Therefore, an image forming apparatus with low noise, high reliability, small size, and low cost can be easily realized. Therefore, a high-quality rewritable paper image forming apparatus can be realized at low cost.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
[実施例1]
まず本発明の第1の実施例として、光走査装置について説明する。図1は第1の実施例の光走査装置の構成例を示す概略斜視図である。図1に示した光走査装置200は、レーザ光Lを出射する光源(例えば半導体レーザ)201と、強誘電体(PLZT)で形成された第1のフォトニック結晶202と該強誘電体で形成された第1のフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部205からなる偏向器と、誘電体で形成された第2のフォトニック結晶206からなり前記偏向器によって偏向された光の偏向角を拡大する偏向角拡大器と、光の走査位置を検出する光走査位置検出器(フォトダイオード等)207a,207bで構成されている。強誘電体(PLZT)で形成された第1のフォトニック結晶202の上下両面には電極203,204が形成され、電極203,204は電圧制御部205と接続されており、強誘電体(PLZT)で形成された第1のフォトニック結晶202に電圧を制御して印加することができるようになっている。また、図2には、図1に示した光走査装置の偏向器及び偏向角拡大器の上面図を示す。なお、図1、図2には図示していないが、半導体レーザ201と第1のフォトニック結晶202の間の光路には、必要に応じて、半導体レーザ201から出射したレーザ光Lを略平行光にするコリメートレンズ(またはカップリングレンズ)等のレンズが設けられる。
[Example 1]
First, an optical scanning device will be described as a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration example of the optical scanning device according to the first embodiment. An
屈折率の異なる透明材料を多次元的に周期配列した構造体はフォトニック結晶と呼ばれ、フォトニックバンドギャップ、異方性、高分散性などの特性を有することが知られている。フォトニック結晶の高分散性は、光の波長を若干変えるだけで屈折角が大きく変化する特性であり、また、入射角を若干変えても、屈折角を大きく変化させることができることが報告されている(非特許文献1参照)。一方、強誘電体で形成したフォトニック結晶の場合には、光の波長や入射角が固定であっても、フォトニック結晶に印加する電圧を変えることで、屈折角を大きく変化させることができることが報告されている(非特許文献2参照)。 A structure in which transparent materials having different refractive indexes are periodically arranged in a multidimensional manner is called a photonic crystal, and is known to have characteristics such as a photonic band gap, anisotropy, and high dispersibility. It has been reported that the high dispersibility of photonic crystals is a property that the refraction angle changes greatly only by slightly changing the wavelength of light, and that the refraction angle can be changed greatly even if the incident angle is changed slightly. (See Non-Patent Document 1). On the other hand, in the case of a photonic crystal formed of a ferroelectric material, the refraction angle can be changed greatly by changing the voltage applied to the photonic crystal even if the wavelength and incident angle of light are fixed. Has been reported (see Non-Patent Document 2).
図1及び図2に示した本実施例の光走査装置200では、強誘電体(PLZT)で第1のフォトニック結晶202を形成し、また、誘電体で第2のフォトニック結晶206を形成し、第1のフォトニック結晶202の上下面に形成された電極203,204に電圧制御部205が接続されているので、半導体レーザ201から出射され、第1のフォトニック結晶202に入射したレーザ光Lは、第1のフォトニック結晶202に印加する電圧を制御して任意の方向に偏向することができ、さらに、第2のフォトニック結晶206に入射して偏向角を拡大することができる。したがって、電圧制御部205で電圧を制御してレーザ光Lを偏向し、像担持体(例えば感光ドラム)208上を走査することができる。フォトニック結晶は先に述べたように波長分散性が高いが、光走査位置検出器(フォトダイオード等)207a,207bで走査開始位置および走査終了位置を検出して、電圧制御部205にフィードバックすることで、環境温度の変化などで半導体レーザ201の発光波長が若干変動しても、正常にレーザ光Lを走査させることができる。
In the
第1のフォトニック結晶202であるPLZTの2次元フォトニック結晶は、ゲル状の感光性PLZT膜を紫外光でパターン露光し、酸性の水溶液で紫外光の未照射部分を溶解した後、400℃でベークすることで作製することができる。
The two-dimensional photonic crystal of PLZT which is the
なお、本実施例では、第1のフォトニック結晶を形成する強誘電体材料としてPLZTを用いたが、光源波長に対して透明な強誘電体材料であればよい。しかしながら、PLZTは可視光領域で透明であり、かつ、電気光学特性が非常に優れており、本発明の光走査装置を構成するフォトニック結晶の材料として最適である。また、第2のフォトニック結晶206を形成する材料を強誘電体材料にしても良く、第2のフォトニック結晶206と第1のフォトニック結晶202を一体的に形成しても良い。
In this embodiment, PLZT is used as the ferroelectric material for forming the first photonic crystal. However, any ferroelectric material that is transparent to the light source wavelength may be used. However, PLZT is transparent in the visible light region and has very excellent electro-optical characteristics, and is optimal as a photonic crystal material constituting the optical scanning device of the present invention. Further, the material forming the
また、本実施例では、光走査位置検出器(フォトダイオード等)207a,207bで走査開始位置及び走査終了位置を検出して、電圧制御部205にフィードバックしているが、光走査位置を検出する場所は走査開始位置及び走査終了位置以外でも良く、図3の構成のように、第2のフォトニック結晶206から出射したレーザ光Lをビームスプリッタ209で分岐して、フォトダイオードをアレイ状に並べた走査位置検出器(例えばラインセンサ)207で常に位置を検出して電圧制御部205にフィードバックしてもよい。
さらに、本実施例の光走査装置を主走査方向に、あるいは、副走査方向に複数並べても良く、複数並べた構成では、実効的な走査速度を速くすることができ、高速走査が可能な光走査装置を実現することができる。また、光走査装置を主走査方向に複数並べることにより、走査幅の広い走査を行うことができる。
In this embodiment, the scanning start position and the scanning end position are detected by the optical scanning position detectors (photodiodes and the like) 207a and 207b and fed back to the
Furthermore, a plurality of optical scanning devices according to the present embodiment may be arranged in the main scanning direction or the sub-scanning direction. With the arrangement in which a plurality of optical scanning devices are arranged, the effective scanning speed can be increased and light capable of high-speed scanning can be obtained. A scanning device can be realized. Further, by arranging a plurality of optical scanning devices in the main scanning direction, scanning with a wide scanning width can be performed.
[実施例2]
次に本発明の第2の実施例として、電子写真方式の画像形成装置(例えばプリンタ)について説明する。図4は本実施例の電子写真方式のプリンタの概略構成図である。図4に示したプリンタは、実施例1で述べたような、半導体レーザからなる光源201と、レンズ(例えばコリメートレンズ)210と、強誘電体で形成された第1のフォトニック結晶202と、誘電体または強誘電体で形成された第2のフォトニック結晶206と、電圧制御部205と、光走査位置検出器207とで構成された光走査装置200を備えると共に、像担持体(感光ドラム)208と、像担持体(感光ドラム)208を帯電する帯電器212と、帯電された像担持体(感光ドラム)208に光走査装置200からのレーザ光Lを照射して静電潜像を形成する露光部211と、像担持体(感光ドラム)208上の静電潜像を現像して顕像化する現像器213と、顕像化された画像を転写材(例えば転写用紙)217に転写する転写器214と、転写用紙217に転写された画像を定着させる定着器215と、画像転写後の像担持体(感光ドラム)211の表面をクリーニングするクリーナ216を備えている。
[Example 2]
Next, an electrophotographic image forming apparatus (for example, a printer) will be described as a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the electrophotographic printer of this embodiment. The printer shown in FIG. 4 includes a
図4示した電子写真方式のプリンタにおいて、まず、像担持体(感光ドラム)208が帯電器212によって帯電され、光走査装置200で画像データに応じて強度変調されたレーザ光Lを走査する。像担持体(感光ドラム)208上のレーザ光Lが照射された領域は電荷量が減り、電荷量はレーザ光Lの照射量の逆数に関係するので、像担持体(感光ドラム)208上に静電潜像が形成される。次に、現像器213で像担持体(感光ドラム)208上の電荷を帯びた部分に現像剤(例えばトナー)を吸着させて顕像化し、転写器214で像担持体(感光ドラム)208上のトナー画像を転写用紙217に転写し、その後、像担持体(感光ドラム)208はクリーナ216でクリーニングし、再び同じ工程を繰り返す。したがって、これらの工程を順次繰り返し行い、最後に定着器215で転写用紙217の紙面上のトナー画像を紙面に定着させることで、転写用紙217の紙面に画像を形成することができる。
In the electrophotographic printer shown in FIG. 4, first, the image carrier (photosensitive drum) 208 is charged by the
[実施例3]
次に第3の実施例として、本発明の光走査装置を用いた銀塩方式の画像形成装置(例えばプリンタ)について説明する。図5は本実施例の銀塩方式のプリンタの構成例を示す概略構成図である。図5に示したプリンタは、実施例1で述べた構成の光走査装置200を3つ備えると共に、記録媒体である銀塩ペーパー218を搬送する搬送ローラー219,220,222と、現像器221と定着器223とで構成されている。3つの光走査装置200において、光源201から出射されるレーザ光Lの波長はそれぞれ異なり、赤(R)、緑(G)及び青(B)となっている。また、3つの光走査装置200は、銀塩ペーパー218の搬送方向である副走査方向に並べて配置されている。
[Example 3]
Next, a silver salt type image forming apparatus (for example, a printer) using the optical scanning apparatus of the present invention will be described as a third embodiment. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of the silver salt printer of this embodiment. The printer shown in FIG. 5 includes three
図5に示した構成のプリンタにおいて、銀塩ペーパー218に、3つの光走査装置200で画像データに応じて強度変調された3色の光L(R),L(G),L(B)を順次走査し、銀塩ペーパー218を露光する。したがって、その後、現像器221で現像し、次に定着器223で定着し、乾燥させることで、銀塩ペーパー218にプリントすることができる。
In the printer having the configuration shown in FIG. 5, three colors of light L (R), L (G), and L (B) that are intensity-modulated according to image data by the three
なお、本実施例では、赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ光源波長とする3つの光走査装置200で構成しているが、2つ以上の光走査装置200を用いることで、多色のプリントが可能となる。しかしながら、光源波長の異なる3つ以上の光走査装置で構成することで、フルカラーのプリントが可能となる。なお、この場合には、赤(R)、緑(G)、青(B)のようにフルカラープリントに適した光源波長を選ぶ必要がある。また、フォトニック結晶の構造は光源の波長に応じて変更する必要がある。
本実施例では、銀塩ペーパー218にプリントしているが、同様の方式で、カラーフィルムやその他のカラー記録媒体にプリントすることも可能である。
In this embodiment, the three
In this embodiment, printing is performed on the
[実施例4]
次に第4の実施例として、本発明の光走査装置を用い、フォトクロミック材料からなるリライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)を用いる画像形成装置(例えばプリンタ)について説明する。図6は本実施例のリライタブルペーパーを用いるプリンタの構成例を示す概略構成図である。図6に示したプリンタは、実施例1で述べた構成の光走査装置200を3つ備えると共に、記録媒体であるフォトクロミック材料からなるリライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)224を搬送する搬送ローラー225,227,228と、紫外光光源(例えば紫外線ランプ)226とで構成されている。3つの光走査装置200において、光源201から出射されるレーザ光Lの波長はそれぞれ異なり、赤(R)、緑(G)及び青(B)となっている。また、3つの光走査装置200は、リライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)224の搬送方向である副走査方向に並べて配置されている。
[Example 4]
Next, an image forming apparatus (for example, a printer) using a rewritable paper (photochromic paper) made of a photochromic material using the optical scanning device of the present invention will be described as a fourth embodiment. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a printer using the rewritable paper of this embodiment. The printer shown in FIG. 6 includes three
ここで、フォトクロミック材料とは、ある色の光を照射すると、照射した部分が照射した光の色になり、また、紫外光を照射すると、消去することができるため、繰り返し書き換え可能なリライタブルペーパとして使用することができる。 Here, the photochromic material is the color of the irradiated light when irradiated with a certain color of light, and it can be erased when irradiated with ultraviolet light. Can be used.
図6に示したプリンタにおいて、まず、フォトクロミック材料からなるリライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)224に紫外光光源(例えば紫外線ランプ)226で紫外光を照射し、既に形成されている画像を消去する。次に、消去したリライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)224に3つの光走査装置200で画像データに応じて強度変調された3色の光を順次走査することで、リライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)224にプリントすることができる。
In the printer shown in FIG. 6, first, rewritable paper (photochromic paper) 224 made of a photochromic material is irradiated with ultraviolet light by an ultraviolet light source (for example, an ultraviolet lamp) 226 to erase an already formed image. Next, the erased rewritable paper (photochromic paper) 224 is printed on the rewritable paper (photochromic paper) 224 by sequentially scanning light of three colors intensity-modulated according to image data by the three
なお、本実施例では、赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ光源波長とする3つの光走査装置200で構成しているが、2つ以上の光走査装置200を用いることで、多色のプリントが可能となる。しかしながら、光源波長の異なる3つ以上の光走査装置で構成することで、フルカラーのプリントが可能となる。なお、この場合には、赤(R)、緑(G)、青(B)のようにフルカラープリントに適した波長を選ぶ必要がある。また、フォトニック結晶の構造は光源の波長に応じて変更する必要がある。
In this embodiment, the three
以上説明したように、本発明によれば、信頼性が高く、小型で、安価な光走査装置を実現することができ、この光走査装置を用いることにより、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な画像形成装置を実現することができる。そして、本発明の光走査装置を用いる画像形成装置としては、電子写真方式のプリンタ、プロッタ、複写機、ファクシミリ等の他、記録媒体に銀塩ペーパーまたはカラーフィルム等を用いるプリンタや、フォトクロミックペーパー等のリライタブルペーパーを用いるプリンタなどがあり、種々の方式の画像形成装置に応用することができる。また、本発明の光走査装置は、プリンタ等の画像形成装置の他、光走査式の画像表示装置、物体や構造物までの距離を計測する計測装置、物体の形状等を計測する計測装置等にも利用することができる。 As described above, according to the present invention, an optical scanning device with high reliability, small size, and low cost can be realized. By using this optical scanning device, low noise, high reliability, A small and inexpensive image forming apparatus can be realized. The image forming apparatus using the optical scanning device of the present invention includes electrophotographic printers, plotters, copiers, facsimiles, printers using silver salt paper or color film as a recording medium, photochromic papers, etc. Printers using rewritable paper, and the like can be applied to various types of image forming apparatuses. The optical scanning device of the present invention includes an image forming device such as a printer, an optical scanning image display device, a measuring device that measures the distance to an object or a structure, a measuring device that measures the shape of the object, and the like. Can also be used.
200:光走査装置
201,201(R),201(G),201(B):光源(半導体レーザ)
202:第1のフォトニック結晶
203,204:電極
205:電圧制御部
206:第2のフォトニック結晶
207,207a,207b:光走査位置検出器
208:像担持体(感光ドラム)
209:ビームスプリッタ
210:レンズ
211:露光部
212:帯電器
213:現像器
214:転写器
215:定着器
216:クリーナー
217:転写用紙
218:銀塩ペーパー
219,220,222:搬送ローラー
221:現像器
223:定着器
224:リライタブルペーパー(フォトクロミックペーパー)
225,227,228:搬送ローラー
226:紫外光光源(紫外線ランプ)
200:
202: First
209: Beam splitter 210: Lens 211: Exposure unit 212: Charger 213: Developer 214: Transfer device 215: Fixing device 216: Cleaner 217: Transfer paper 218:
225, 227, 228: Conveying roller 226: Ultraviolet light source (ultraviolet lamp)
Claims (12)
光源と、該光源からの光を偏向する偏向器と、該偏向器によって偏向された光の偏向角を拡大する偏向角拡大器と、光の走査位置を検出する検出器とからなり、
前記偏向器は強誘電体で形成されたフォトニック結晶と、その強誘電体で形成されたフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部からなり、
前記偏向角拡大器は強誘電体または誘電体で形成されたフォトニック結晶からなることを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device that scans light,
A light source, a deflector that deflects light from the light source, a deflection angle expander that expands the deflection angle of the light deflected by the deflector, and a detector that detects the scanning position of the light,
The deflector includes a photonic crystal formed of a ferroelectric and a voltage control unit that controls a voltage applied to the photonic crystal formed of the ferroelectric.
2. The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the deflection angle expander is made of a photonic crystal made of a ferroelectric material or a dielectric material.
走査位置を検出する検出器で検出した走査位置を、前記偏向器の強誘電体で形成されたフォトニック結晶に印加する電圧を制御する電圧制御部にフィードバックして光を走査することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The scanning position detected by the detector that detects the scanning position is fed back to a voltage control unit that controls the voltage applied to the photonic crystal formed of the ferroelectric material of the deflector, and the light is scanned. Optical scanning device.
副走査方向に並べた2つ以上の光走査装置の光源波長が少なくとも2つ以上であることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 4.
An optical scanning device, wherein two or more optical scanning devices arranged in the sub-scanning direction have at least two light source wavelengths.
前記フォトニック結晶を形成する強誘電体がPLZTであることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 6,
An optical scanning device, wherein the ferroelectric material forming the photonic crystal is PLZT.
前記記録媒体として、銀塩ペーパーを用いることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9.
An image forming apparatus using silver salt paper as the recording medium.
前記記録媒体としてフォトクロミック材料からなるリライタブルペーパーを用いることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 11.
An image forming apparatus using rewritable paper made of a photochromic material as the recording medium.
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