JP2006227545A - Optical scanner and printer using the optical scanner - Google Patents
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Description
本発明は、光走査技術に係り、特にプリンタ等に用いられる光走査装置およびそれを用いたプリンタに関するものである。 The present invention relates to an optical scanning technique, and more particularly to an optical scanning device used for a printer and a printer using the same.
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1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。 There are various types of printers that are currently popular, 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.
光書き込み方式で自己発光型の代表的なものとして、銀塩方式がある。銀塩方式は、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、赤(R),緑(G),青(B)の3色の光を用いて書き込むことでフルカラープリントができる。 A typical example of the self-emission type in the optical writing method is a silver salt method. In the silver salt method, light is directly written on a photographic paper, and when light is irradiated, the color of the light irradiated after development is developed, and there are three colors: red (R), green (G), and blue (B). Full-color printing is possible by writing with the light of.
また、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、光による書き込みおよ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。 In addition, a self-coloring type that has recently attracted attention is one that uses a photochromic material. 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、電子写真方式プリンタ等で現在最も採用されているポリゴンミラー方式の光走査装置がある。ポリゴンミラー方式は、複数の反射面を有するポリゴンミラーを高速で回転させ、その反射面に光を当てることで、光を走査させることができる。 On the other hand, as a conventional optical scanning device used in the above-described optical writing method, there is a polygon mirror type optical scanning device that is currently most employed in an electrophotographic printer or the like. In the polygon mirror system, light can be scanned by rotating a polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces at high speed and applying light to the reflecting surfaces.
以下、従来の光走査装置について説明する。
図12は、特開2003−202510号公報(特許文献1)に開示されたポリゴンミラー方式を説明するための図である。
Hereinafter, a conventional optical scanning device will be described.
FIG. 12 is a diagram for explaining the polygon mirror system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-202510 (Patent Document 1).
同図において、251は光源手段であり、4つのビームを出射する4ビーム半導体レーザより成っている。252はコリメーターレンズ、253は絞り、232はシリンドリカルレンズ、202は光偏向器であるポリゴンミラー、222は球面レンズ(第1の走査レンズ)、226はトーリックレンズ(第2の走査レンズ)、255は光学部材(間隔調整部材)としての平行平板ガラスであり、光検出器230により検出された量(感光ドラム上を走査する複数ビームの副走査方向の位置ズレ情報)に応じて、副走査方向に傾け制御することにより、感光ドラム(感光体)227上を走査する複数ビームの副走査方向の描画位置(走査開始位置)を調整している。
In the figure,
また、従来の光走査装置の別の方式として、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が提案されている。 As another method of the conventional optical scanning device, an optical scanning device in which light emitting elements such as LEDs and organic ELs are arranged in an array has been proposed.
図13は、特開平9−226172号公報(特許文献2)に開示された光走査装置を説明するための図であり、有機EL素子をアレイ状に並べた構成を有し、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を可能にしたものである。 FIG. 13 is a diagram for explaining an optical scanning device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-226172 (Patent Document 2), which has a configuration in which organic EL elements are arranged in an array, and an arbitrary organic EL It is possible to scan the light by controlling the element to light up.
同図に示す光走査装置は、ガラス基板308上に、信号電極309が有機ELのドット数と略同数個配置されている。各々の信号電極309は絶縁膜の第1コンタクトホール310を介して透明電極311に電気的に接続されている。
In the optical scanning device shown in the figure, on a
この透明電極311は、絶縁膜の第2コンタクトホール312において、正孔輸送層313と発光層314を挟んで、電子注入電極315と対向している。
The
この絶縁膜の第2コンタクトホール312は発光領域に該当するので、一直線上に等間隔に配列されている。電子注入電極315は、保護膜の第1コンタクトホール316において、共通電極318と電気的に接続されている。保護膜の第2コンタクトホール317は、保護膜が信号電極309と透明電極311の層間に形成されているので、信号電極309と透明電極311を電気的に接続するために必要となっている。
Since the
また、フォトニック結晶の大きな波長分散特性を用いた光走査装置も提案されている。 An optical scanning device using a large wavelength dispersion characteristic of a photonic crystal has also been proposed.
図14は、特開2001−13439号公報(特許文献3)に提案された光走査装置を説明するための図であり、酸化シリコン膜431内に円柱状のシリコン432を周期的に並べたフォトニック結晶430と波長可変レーザ410を用い、波長可変レーザ410の波長制御子に流す電流を変化させ波長を650nmから660nmまで変化させることにより、フォトニック結晶430内での光ビームの進行方向を変化させ、これにより光ビームの偏向方向を大きく変化させて光走査を行うようにしたものである。
FIG. 14 is a diagram for explaining an optical scanning device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-13439 (Patent Document 3). Photo in which
また、本出願人が提案した特開2001−75040号公報(特許文献4)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。 Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-75040 (Patent Document 4) proposed by the present applicant, a laser scanning system is constituted by a wavelength tunable laser and a photonic crystal, and laser light is scanned by changing the wavelength continuously. is doing.
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。これ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。 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. This uses a special laser called a wavelength tunable laser, and the apparatus becomes expensive.
また、本出願人が提案した特開2003−149419号公報(特許文献5)では、波長可変DBR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いる。 In addition, in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-149419 (Patent Document 5) proposed by the present applicant, an optical scanning device is composed of a wavelength tunable DBR semiconductor laser, a photonic crystal, and a coupling lens that causes laser light to enter the photonic crystal. It is composed.
波長可変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。これは特開2001−75040号公報(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。 The wavelength tunable 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. The wavelength of the laser light is changed to scan the laser light. Yes. This uses a special laser as in JP-A-2001-75040 (Patent Document 4), and the apparatus becomes expensive.
その他の従来技術として、後述する如き特開平11−70695号公報(特許文献6)、特開2003−54030号公報(特許文献7)、特開2003−1864号公報(特許文献8)、D. Scrymgeour, N. Malkova, S. Kim and V. Gopalan, Appl. Phys. Lett., 82, 3176 (2003)(非特許文献1)もある。 As other conventional techniques, as described later, JP-A-11-70695 (Patent Document 6), JP-A-2003-54030 (Patent Document 7), JP-A-2003-1864 (Patent Document 8), D.C. There is also Scrymgeour, N. Malkova, S. Kim and V. Gopalan, Appl. Phys. Lett., 82, 3176 (2003) (Non-patent Document 1).
しかしながら、上述したポリゴンミラー方式は、ミラー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。 However, the above-described polygon mirror method requires a mechanical drive unit that mechanically rotates the mirror, which causes a problem in terms of reliability that mechanical wear occurs, and noise is generated. There is a problem. 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。 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.
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、特開平11−70695号公報(特許文献6)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。 Further, the LED array has a problem of light emission variation that greatly affects the print quality. Although there is a means for adjusting part by bit by cutting a part of the electrode with a laser beam as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-70695 (Patent Document 6), the number of processes increases. It leads to cost increase.
発光素子として有機EL素子をアレイ状に並べた光走査装置では、特開平9−226172号公報(特許文献2)のように(図13参照)、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。 In an optical scanning device in which organic EL elements are arranged in an array as a light emitting element, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-226172 (Patent Document 2) (see FIG. 13), long ones can be manufactured in a lump. Therefore, since there is no mounting process, the cost can be reduced, and the variation in light emission is relatively small. 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.
この問題に対しては、特開2003−54030号公報(特許文献7)のように、構造上単位面積あ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、特開2003−1864号公報(特許文献8)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の低コストおよ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。 To solve this problem, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-54030 (Patent Document 7), the light emission intensity per unit area is lowered due to the structure, or the life is extended, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-1864 ( As in Patent Document 8), it is possible to arrange multiple lines of organic EL arrays, and switch to another line when the line in use reaches the end of its life. Thus, there is a problem that the advantages of low cost and small size of the organic EL are impaired. Furthermore, the organic EL array has a short lifetime and is not a fundamental solution to the problem of gradually decreasing brightness.
また、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 the photonic crystal and the wavelength tunable laser does not have a mechanical drive unit, generates no noise, and can downsize the printer device. However, it is necessary to use a special laser called a wavelength tunable laser, and there is a problem that the apparatus becomes expensive.
本発明は、上記問題を解消し、低騒音で、信頼性が高く、非常に小型で、安価な光走査装置およびプリンタを提供することを目的とするものである。以下、各請求項毎の目的を具体的に述べる。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical scanning device and a printer that solve the above problems, have low noise, have high reliability, are extremely small, and are inexpensive. The purpose of each claim will be specifically described below.
a)請求項1および請求項2記載の発明は、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。 a) It is an object of the present invention to provide an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost.
b)請求項3から請求項8に記載の発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を提供することを目的としている。
b) An object of the invention described in
c)請求項9および請求項10記載の発明は、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提供することを目的としている。 c) It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that is low in noise, highly reliable, small in size, inexpensive, and capable of high-speed scanning.
d)請求項11記載の発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価で、かつ、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。
d) An object of the invention described in
e)請求項12記載の発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価で、かつ、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。
f)請求項13記載の発明は、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。
e) It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that is low in noise, highly reliable, small in size, inexpensive, and used in a full color printer.
f) It is an object of the invention of
g)請求項14記載の発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価なプリンタを提供することを目的としている。
h)請求項15記載の発明は、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価なカラープリンタを提供することを目的としている。
i)請求項16記載の発明は、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プリンタを提供することを目的としている。
g) It is an object of the present invention to provide a printer that is low in noise, high in reliability, small in size and inexpensive.
h) An object of the present invention is to provide a color printer which is low in noise, high in reliability, small in size and inexpensive.
i) It is an object of the present invention to provide a rewritable paper printer that is low in noise, highly reliable, small in size, and inexpensive.
本発明は、上記目的を達成するために、走査系を、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で制御する偏向器と、強誘電体または誘電体で形成した偏向した光の偏向角を拡大する偏向角拡大器で構成し、かつ、少なくとも偏向拡大器を構成するフォトニック結晶において、光源からの光に対するバンドが1つのみ存在するように構成している。この構成により偏向角を120°以上にすることが可能となり、より小型の光走査装置を実現することができる。以下、請求項毎の構成を述べる。 In the present invention, in order to achieve the above-described object, the scanning system is formed of a deflector which is controlled by a voltage applied to the photonic crystal and a ferroelectric material or a dielectric material. It is configured by a deflection angle expander that expands the deflection angle of the deflected light, and at least in the photonic crystal that forms the deflection expander, there is only one band for light from the light source. With this configuration, the deflection angle can be set to 120 ° or more, and a more compact optical scanning device can be realized. Hereinafter, the structure for each claim will be described.
a)請求項1および請求項2に記載の光走査装置は、光源と、強誘電体で形成されたフォトニック結晶と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の信号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おり、かつ、偏向角拡大器を構成するフォトニック結晶を光源からの光に対するフォトニックバンドが1つのみ存在するように構成している。
a) The optical scanning device according to
ここで、ある光に対してフォトニックバンドが1つのみ存在するとは、その光のフォトニック結晶中の伝搬状態が1つしかないということであり、2つのフォトニックバンドが存在する場合には2つの伝搬状態が存在し、フォトニックバンドが全く無い場合にはフォトニック結晶中には光が伝搬しない(光が存在しない)ということである。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、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。
Here, the existence of only one photonic band for a certain light means that there is only one propagation state of the light in the photonic crystal. When there are two photonic bands, When two propagation states exist and there is no photonic band, light does not propagate in the photonic crystal (no light exists).
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not have a mechanical drive unit, does not vary in the amount of light, is very small, and does not require a special laser.
b)請求項3に記載の光走査装置は、請求項1または2に記載の光走査装置において、偏向器を構成する強誘電体のフォトニック結晶の光が入射する面と光が出射する面の両面、または光が入射する面と光が出射する面のいずれか一方の面に、反射防止手段を設けている。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した光走査装置を容易に製造することができる。
b) The optical scanning device according to
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
c)請求項4に記載の光走査装置は、請求項3に記載の光走査装置において、反射防止手段を、断面が三角形状をした構造を光源波長の1/2以下の周期で配置している。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した光走査装置を容易に製造することができる。
c) The optical scanning device according to
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
d)請求項5記載の光走査装置は、偏向器を構成するフォトニック結晶の形成と、断面が三角形状をした構造の配置とを同一工程で行っている。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した光走査装置を容易に製造することができる。
d) The optical scanning device according to claim 5 performs the formation of the photonic crystal constituting the deflector and the arrangement of the structure having a triangular cross section in the same process.
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
e)請求項6記載の光走査装置は、請求項1〜5のいずれかに記載の光走査装置において、偏向角拡大器を構成する強誘電体または誘電体のフォトニック結晶の光が入射する面と光が出射する面の両面、または、光が入射する面と光が出射する面のいずれか一方の面に、反射防止手段を設けている。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した光走査装置を容易に製造することができる。
e) The optical scanning device according to claim 6 is the optical scanning device according to any one of
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
f)請求項7記載の発明は、請求項6に記載の光走査装置において、前記反射防止手段を、断面が三角形状をした構造を光源波長の1/2以下の周期で配置している。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した光走査装置を容易に製造することができる。
f) In the invention according to claim 7, in the optical scanning device according to claim 6, the antireflection means is configured such that a structure having a triangular cross section is arranged with a period of 1/2 or less of the light source wavelength.
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
g)請求項8記載の光走査装置は、請求項7に記載の光走査装置において、前記偏向角拡大器を構成するフォトニック結晶の形成と、前記断面が三角形状をした構造の配置とを同一工程で行っている。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した光走査装置を容易に製造することができる。
g) The optical scanning device according to claim 8 is the optical scanning device according to claim 7, wherein the formation of the photonic crystal constituting the deflection angle expander and the arrangement of the structure in which the cross section is a triangle shape are provided. It is done in the same process.
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
h)請求項9および請求項10に記載の光走査装置は、請求項1〜8のいずれかに記載の光走査装置を、主走査方向または副走査方向に2つ以上並べて構成している。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、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。
h) The optical scanning device according to any one of
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not have a mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and has a high effective scanning speed.
i)請求項11に記載の光走査装置は、請求項10に記載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。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、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。
i) The optical scanning device according to
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not have a mechanical driving unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and can scan light of different wavelengths.
j)請求項12に記載の光走査装置は、光源波長の異なる3種類以上の請求項1〜8のいずれかに記載の光走査装置を、副走査方向に3つ以上並べて構成している。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、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。
j) An optical scanning device according to a twelfth aspect includes three or more types of optical scanning devices according to any one of the first to eighth aspects having different light source wavelengths arranged in the sub-scanning direction.
Therefore, it is easy to manufacture an optical scanning device that does not have a mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and can scan three or more different wavelengths of light. Can do.
k)請求項13に記載の光走査装置は、請求項1〜12のいずれかに記載の光走査装置において、フォトニック結晶をPLZTで形成している。
したがって、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、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。
k) The optical scanning device according to
Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not have a mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and can scan light in the visible light region.
l)請求項14に記載のプリンタは、請求項1〜10のいずれかに記載の光走査装置と、像担持体と、現像器と、転写器と、定着器とで構成している。
したがって、低騒音で、信頼性が高く、非常に小型で、安価な電子写真式プリンタを容易に製造することができる。
l) A printer according to a fourteenth aspect includes the optical scanning device according to any one of the first to tenth aspects, an image carrier, a developing device, a transfer device, and a fixing device.
Therefore, an electrophotographic printer with low noise, high reliability, very small size, and low cost can be easily manufactured.
m)請求項15に記載のプリンタは、請求項12に記載の光走査装置と、現像器と、定着器とで構成している。
したがって、カラープリンタが可能で、かつ、低騒音で、信頼性が高く、非常に小型で、安価な銀塩式カラープリンタを容易に製造することができる。
m) The printer described in
Therefore, a color printer is possible, and a silver salt color printer that is low in noise, highly reliable, extremely small and inexpensive can be easily manufactured.
n)請求項16に記載のプリンタは、請求項1〜13のいずれかに記載の光走査装置と紫外光光源とで構成している。
したがって、フォトクロミック材料からなるリライタブルペーパーにプリントすることができ、かつ、低騒音で、信頼性が高く、非常に小型で、安価なリライタブルペーパー用カラープリンタを容易に製造することができる。
n) A printer according to
Therefore, it is possible to easily produce a color printer for rewritable paper that can be printed on a rewritable paper made of a photochromic material and that is low in noise, highly reliable, extremely small, and inexpensive.
以上のように、この発明によれば、信頼性が高く、非常に小型で、安価な光走査装置およびプリンタを容易に製造することができる。以下、請求項毎の効果を述べる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily manufacture an optical scanning device and a printer that are highly reliable, extremely small, and inexpensive. The effects of each claim will be described below.
a)請求項1および請求項2のいずれかに記載の光走査装置は、光源と、強誘電体で形成されたフォトニック結晶と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光源からの光に対するフォトニックバンドが1つのみ存在する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の信号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、特殊なレーザを必要とせず、かつ、偏向角の非常に大き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。
a) The optical scanning device according to any one of
Therefore, an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost can be easily realized.
請求項3に記載の光走査装置は、請求項1または2に記載の光走査装置において、偏向器を構成する強誘電体のフォトニック結晶の光が入射する面と光が出射する面の両面、または光が入射する面と光が出射する面のいずれか一方の面に、反射防止手段を設けているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した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、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を実現することができる
The optical scanning device according to
Therefore, it is possible to realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, low cost, and low light loss and stray light.
c)請求項4に記載の光走査装置は、請求項3に記載の光走査装置において、反射防止手段を、断面が三角形状をした構造を光源波長の1/2以下の周期で配置しているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した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、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を実現することができる。
c) The optical scanning device according to
Therefore, it is possible to realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost, and with little light loss and stray light.
d)請求項5に記載の光走査装置は、偏向器を構成するフォトニック結晶の形成と、断面が三角形状をした構造の配置とを同一工程で行っているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した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、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を実現することができる。
d) In the optical scanning device according to claim 5, since the formation of the photonic crystal constituting the deflector and the arrangement of the structure having a triangular cross section are performed in the same process, there is no mechanical drive unit. Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
Therefore, it is possible to realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost, and with little light loss and stray light.
e)請求項6に記載の光走査装置は、請求項1〜5のいずれかに記載の光走査装置において、偏向角拡大器を構成する強誘電体または誘電体のフォトニック結晶の光が入射する面と光が出射する面の両面、または、光が入射する面と光が出射する面のいずれか一方の面に、反射防止手段を設けているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した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、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を実現することができる。
e) The optical scanning device according to claim 6 is the optical scanning device according to any one of
Therefore, it is possible to realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost, and with little light loss and stray light.
f)請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の光走査装置において、前記反射防止手段を、断面が三角形状をした構造を光源波長の1/2以下の周期で配置しているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した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、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を実現することができる。
f) In the invention according to claim 7, in the optical scanning device according to claim 6, the antireflection means has a structure having a triangular cross section arranged at a period of 1/2 or less of the light source wavelength. Therefore, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that has no mechanical drive unit, does not vary in light quantity, is very small, does not require a special laser, and reduces unnecessary reflection.
Therefore, it is possible to realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost, and with little light loss and stray light.
g)請求項8に記載の光走査装置は、請求項7に記載の光走査装置において、前記偏向角拡大器を構成するフォトニック結晶の形成と、前記断面が三角形状をした構造の配置とを同一工程で行っているので、機械的駆動部がなく、光量のばらつきがなく、非常に小型で、特殊なレーザを必要とせず、かつ、不要な反射を低減した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、安価であり、かつ、光量の損失や迷光が少ない光走査装置を実現することができる。
g) The optical scanning device according to claim 8 is the optical scanning device according to claim 7, wherein the photonic crystal constituting the deflection angle expander is formed, and the arrangement of the structure in which the cross section is triangular. Because it is performed in the same process, it is easy to manufacture an optical scanning device with no mechanical drive, no variation in light quantity, very small size, no special laser, and reduced unnecessary reflections. can do.
Therefore, it is possible to realize an optical scanning device with low noise, high reliability, small size, and low cost, and with little light loss and stray light.
請求項9および請求項10に記載の光走査装置は、請求項1〜8のいずれかに記載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、偏向角の非常に大きく、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。
Since the optical scanning device according to any one of
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.
請求項11に記載の光走査装置は、請求項10に記載の光走査装置を、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、偏向角の非常に大きく、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、多色のプリンタ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。
An optical scanning device according to an eleventh aspect includes the optical scanning device according to the tenth aspect in which two or more optical scanning devices having different light source wavelengths are arranged in the sub-scanning direction. In addition, it is possible to easily manufacture an optical scanning device that does not vary in light quantity, does not require a special laser, has a very large deflection angle, and can scan light of different wavelengths.
Therefore, it is possible to easily realize an optical scanning device that is used in a multicolor printer with low noise, high reliability, small size, and low cost.
請求項12に記載の光走査装置は、光源波長の異なる3種類以上の請求項1〜8のいずれかに記載の光走査装置を、副走査方向に3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、偏向角の非常に大きく、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、フルカラープリンタ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。
Since the optical scanning device according to
Therefore, it is possible to easily realize an optical scanning device that is low noise, high in reliability, small in size, inexpensive, and used in a full-color printer.
請求項13に記載の光走査装置は、請求項1〜12のいずれかに記載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、偏向角の非常に大きく、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 optical scanning device according to
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.
請求項14に記載のプリンタは、請求項1〜10のいずれかに記載の光走査装置と、像担持体と、現像器と、転写器とで構成しているので、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価なプリンタを容易に製造することができる。
よって、高品質のプリンタを安価に実現することができる。
The printer according to the fourteenth aspect includes the optical scanning device according to any one of the first to tenth aspects, an image carrier, a developing unit, and a transfer unit. A small, inexpensive and inexpensive printer can be easily manufactured.
Therefore, a high quality printer can be realized at low cost.
請求項15に記載のプリンタは、請求項12に記載の光走査装置と、定着器とで構成しているので、銀塩式カラープリンタが可能で、かつ、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価な銀塩式カラープリンタを容易に製造することができる。
よって、高品質のカラープリンタを安価に実現することができる。
Since the printer according to
Therefore, a high-quality color printer can be realized at low cost.
請求項16に記載のプリンタは、請求項1〜13のいずれかに記載の光走査装置と紫外光光源とで構成しているので、フォトクロミック材料からなるリライタブルペーパーにプリントすることができ、かつ、低騒音で、信頼性が高く、小型で、安価なプリンタを容易に製造することができる。
よって、高品質のリライタブルペーパー用プリンタを安価に実現することができる。
Since the printer according to
Therefore, a high-quality rewritable paper printer can be realized at low cost.
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1の実施例>
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を示す図である。
<First embodiment>
An optical scanning device will be described as a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the optical scanning device of the first embodiment.
図1に示した光走査装置は、光源(半導体レーザ)11と、誘電体(TiO2)で形成された第1のフォトニック結晶12と、強誘電体(PLZT)で形成された第2のフォトニック結晶13と、電圧制御部14と、光走査位置検出器(フォトダイオード)15で構成されている。図中、16は像担持体(感光ドラム)、17はレーザ光、18は円孔である。
The optical scanning device shown in FIG. 1 includes a light source (semiconductor laser) 11, a
強誘電体(PLZT)で形成された第2のフォトニック結晶13の上下両面には電極131,132が形成されている。電極131と132の間には電圧制御部14が接続されており、強誘電体(PLZT)で形成された第2のフォトニック結晶13の厚さ方向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。
図2は、図1に示した光走査装置の上面図である。また、本実施例では第1のフォトニック結晶12を、2次元最密円孔配列構造で構成してある。図3は、TMモードのフォトニックバンド図である。
FIG. 2 is a top view of the optical scanning device shown in FIG. In the present embodiment, the
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。 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.
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、屈折角が大きく変化させることができることが報告されている(H. Kosaka et al., Rhys. Rev. B 58, R10096 (1998)(非特許文献1))。 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. (H. Kosaka et al., Rhys. Rev. B 58, R10096 (1998) (Non-patent Document 1)).
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(D. Scrymgeour, N. Malkova, S. Kim and V. Gopalan, Appl. Phys. Lett., 82, 3176 (2003)(非特許文献2))。 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. (D. Scrymgeour, N. Malkova, S. Kim and V. Gopalan, Appl. Phys. Lett., 82, 3176 (2003) (non-patent document 2)).
図1および図2に示した本実施例の光走査装置では、TiO2で第1のフォトニック結晶12を形成し、また、PLZTで第2のフォトニック結晶13を形成し、第2のフォトニック結晶13の上下面に形成された電極131,132に電圧制御部14が接続されているので、半導体レーザ11から出射され、第2のフォトニック結晶13に入射したレーザ光17は、第2のフォトニック結晶13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1のフォトニック結晶12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14で電圧を制御して、レーザ光を走査することができる。
In the optical scanning device of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 , the
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15で走査開始位置および走査終了位置を検出し、その信号を電圧制御部14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11の発光波長が若干変動しても、正常にレーザ光17を走査させることができる。
Although the photonic crystal has high wavelength dispersion as described above, the optical
また、本実施例では、第1のフォトニック結晶12において、光源(半導体レーザ)11からの光(レーザ光)17に対するフォトニックバンドが1つのみ存在するように構成してある。ここで、ある光に対してフォトニックバンドが1つのみ存在するとは、その光のフォトニック結晶中の伝搬状態が1つしかないということであり、2つのフォトニックバンドが存在する場合には2つの伝搬状態が存在し、フォトニックバンドが全く無い場合にはフォトニック結晶中には光が伝搬しない(光が存在しない)ということである。
In the present embodiment, the
本実施例の第1のフォトニック結晶12は、TiO2に円孔18を最密充填で配列した2次元最密円孔配列構造で、図3は、そのときの円孔半径rと円孔配列間隔(格子定数)aとの比r/aが0.45の場合のTMモードのバンド図である。
The
このバンド図において、規格化周波数が0.593の場合(図中の破線で示してある)、band3 しか存在しないことがわかり、光源の波長に応じて規格化周波数(ωa/2πc)が0.593となるような格子定数a、かつ、r/aが0.45となるようなrの条件で第1のフォトニック結晶を形成している。 In this band diagram, when the normalized frequency is 0.593 (indicated by the broken line in the figure), it can be seen that only band3 exists, and the normalized frequency (ωa / 2πc) is 0.5 according to the wavelength of the light source. The first photonic crystal is formed under the conditions of a lattice constant a such that 593 and r such that r / a is 0.45.
具体的には、光源が赤(波長660nm)の場合は円孔半径rを176.1nm、格子定数aを391.4nmとしており、また、緑(波長532nm)の場合は円孔半径rを141.3nm、格子定数aを315.5nmとし、青(波長457nm)の場合は円孔半径rを121.4nm、格子定数aを271.0nmとしている。 Specifically, when the light source is red (wavelength 660 nm), the hole radius r is 176.1 nm and the lattice constant a is 391.4 nm. When the light source is green (wavelength 532 nm), the hole radius r is 141. In the case of blue (wavelength 457 nm), the hole radius r is 121.4 nm and the lattice constant a is 271.0 nm.
図4は、この場合の分散面を示す図であり、空気中から第1のフォトニック結晶12にθinで入射した光は、θpの角度に偏向されることを示している。
FIG. 4 is a diagram showing a dispersion surface in this case, and shows that light incident on the
図5は、入射角θinと偏向角θpの関係を示す図であり、入射角θinを±1.7°振ることで160°(+80°〜−80°)の偏向が可能であることを示している。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the incident angle θin and the deflection angle θp, and shows that deflection of 160 ° (+ 80 ° to −80 °) is possible by swinging the incident angle θin by ± 1.7 °. ing.
なお、フォトニックバンドが2つ存在する場合でも、フォトニック結晶の高分散性を得ることは可能である。図6は、TiO2に円孔18を最密充填で配列した2次元最密円孔配列構造での、円孔半径rと円孔配列間隔(格子定数)aとの比r/aが0.25の場合のTEモードのフォトニックバンド図である。 Even when two photonic bands are present, it is possible to obtain high dispersibility of the photonic crystal. FIG. 6 shows that the ratio r / a between the circular hole radius r and the circular hole arrangement interval (lattice constant) a in a two-dimensional close packed circular hole array structure in which circular holes 18 are arranged in close packing in TiO 2 is 0. FIG. 25 is a photonic band diagram of the TE mode in the case of .25.
本例の場合は、規格化周波数が0.425のとき、band 2とband 3の2つが存在しており、この場合の分散面はband 2の分散面とband 3の分散面の両方が存在する(図7)。このような場合でもband 2の影響を受けないようにすれば(図7中の斜線領域)、入射角のわずかの偏向で屈折角を大きく変化することは可能である。しかしながら、連続的に可変できる偏向角は最大でも120°未満となり、120°以上の偏向角を得ることは不可能である。
In the case of this example, when the normalized frequency is 0.425, there are two bands,
一方、本実施例の第1のフォトニック結晶で用いているように、フォトニックバンドが1つのみ存在するフォトニック結晶で構成することで、120°以上の連続的に可変できる偏向角を得ることができるので、偏向角拡大部を小さくすることができ、したがって光走査装置全体を小型化することができる。 On the other hand, as used in the first photonic crystal of the present embodiment, by using a photonic crystal having only one photonic band, a deflection angle that can be continuously changed by 120 ° or more is obtained. Therefore, the deflection angle widening portion can be reduced, and therefore the entire optical scanning device can be reduced in size.
第1のフォトニック結晶であるTiO2の2次元フォトニック結晶12は、TiO2基板にEBリソグラフィ工程および金属膜蒸着工程、リフトオフ工程でメタルマスクを形成した後、フロン系のガスによるドライエッチング工程で作製することができる。
The two-
第2のフォトニック結晶であるPLZTの2次元フォトニック結晶13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-
なお、本実施例では、第1のフォトニック結晶12を形成する誘電体材料としてTiO2を用いているが、光源波長に対して透明であれば他の誘電体材料でも良く、強誘電体材料でも良い。
In this embodiment, TiO 2 is used as the dielectric material for forming the
また、第2のフォトニック結晶13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。フォトニック結晶の構造についても、本実施例では、2次元最密円孔配列構造としているが、他の構造でも良い。
Further, although PLZT is used as the ferroelectric material for forming the
また、上記実施例では、光走査位置検出器15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14にフィードバックしているが、光走査位置検出する場所は走査開始位置および走査終了位置以外の場所でも良く、例えば図8に示す構成のように、フォトニック結晶12から出射したレーザ光をビームスプリッタ19で分岐して、フォトダイオードをアレイ状に並べた位置検出器151で常に位置を検出して電圧制御部14にフィードバックしてもよい。
In the above embodiment, the scanning start position and the scanning end position are detected by the optical
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る。 Furthermore, a plurality of the optical scanning devices of 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.
<第1の実施例の別の形態>
上記第1の実施例の別の形態として反射防止構造を有する光走査装置を、図15,16を用いて説明する。
図15は、第1の実施例の光走査装置の別の形態の構成を示す図であり、図16はその上面図である。
<Another form of the first embodiment>
An optical scanning device having an antireflection structure will be described with reference to FIGS. 15 and 16 as another form of the first embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of another form of the optical scanning device of the first embodiment, and FIG. 16 is a top view thereof.
図15に示した光走査装置は、図1に示した光走査装置と同様に、光源(半導体レーザ)11と、誘電体(TiO2)で形成された第1のフォトニック結晶12、強誘電体(PLZT)で形成された第2のフォトニック結晶13と、電圧制御部14と、光走査位置検出器(フォトダイオード)15で構成されている。
As in the optical scanning device shown in FIG. 1, the optical scanning device shown in FIG. 15 includes a light source (semiconductor laser) 11, a
誘電体(TiO2)で形成された第1のフォトニック結晶12において、光を入射する面および出射する面には、断面が三角形状をした構造を光の波長の1/2以下の周期で配置した鋸歯形状の反射防止構造31,32を形成している。
In the
強誘電体(PLZT)で形成された第2のフォトニック結晶13においても、光を入射する面および出射する面には、断面が三角形状をした構造を光の波長の1/2以下の周期で配置した鋸歯形状の反射防止構造33,34を形成している。
Also in the
角錐形状を波長の1/2以下の周期で配置した構造は、“moth eye” と呼ばれ反射防止効果のあることが知られている。図15に示した光走査装置において、誘電体(TiO2)で形成された第1のフォトニック結晶12の光を入射する面および出射する面、強誘電体(PLZT)で形成された第2のフォトニック結晶13の光を入射する面および出射する面のそれぞれに形成した鋸歯形状(31,32,33,34)でも、反射防止効果が得られるので、第1のフォトニック結晶12および第2のフォトニック結晶13へのレーザ光17の入射時や、第1のフォトニック結晶12および第2のフォトニック結晶13からのレーザ光の出射時に、不要な反射を抑えることができる。
A structure in which pyramid shapes are arranged with a period equal to or less than ½ of the wavelength is referred to as “moth eye” and is known to have an antireflection effect. In the optical scanning device shown in FIG. 15, the light incident surface and the light emitting surface of the
走査光学系での不要の反射は、光量を低下させるだけでなく、迷光となって感光ドラムに不要な書込みを行いプリンタ装置の画像品質低下の原因となるが、図15に示す構成にすることで、走査光学系での不要な反射を低減し、プリンタ装置の画像品質を向上させることができる。 Unnecessary reflections in the scanning optical system not only reduce the amount of light, but also become stray light and cause unnecessary writing on the photosensitive drum, which causes a reduction in image quality of the printer device. However, the configuration shown in FIG. 15 is used. Thus, unnecessary reflection in the scanning optical system can be reduced, and the image quality of the printer apparatus can be improved.
図15に示した本実施例の光走査装置では、反射防止構造として、入射面および出射面に三角形状を波長の1/2周期以下で配置した鋸歯形状にしているが、従来の誘電体多層膜による反射防止膜を形成しても良い。 In the optical scanning device of the present embodiment shown in FIG. 15, the antireflection structure has a sawtooth shape in which a triangular shape is arranged at a half period or less of the wavelength on the entrance surface and the exit surface. An antireflection film made of a film may be formed.
しかし、誘電体多層膜による反射防止膜を形成するためには、フォトニック結晶構造を形成工程とは別途の工程が必要なのに対して、本実施例では三角形状を波長の1/2周期以下で配置した鋸歯形状にしており、フォトニック結晶構造を形成する工程で同時に形成することが可能なため、製造コストを抑えることができ、安価に提供することができる。 However, in order to form the antireflection film by the dielectric multilayer film, a process separate from the process of forming the photonic crystal structure is required, whereas in the present embodiment, the triangular shape is less than ½ period of the wavelength. Since it has the arranged sawtooth shape and can be formed at the same time in the process of forming the photonic crystal structure, the manufacturing cost can be suppressed and it can be provided at low cost.
また、三角形状を波長の1/2周期以下で配置した鋸歯形状を形成する面は、第1のフォトニック結晶12の光を入射する面および出射する面、第2のフォトニック結晶13の光を入射する面および出射する面のうちいずれかの面だけでも良いが、本実施例のようにすべて面に三角形状を波長の1/2周期以下で配置した鋸歯形状を形成して反射防止構造を設けることが望ましい。
In addition, the surface forming the sawtooth shape in which the triangular shape is arranged with a period of ½ or less of the wavelength is the surface on which light from the
<第2の実施例>
本発明の第2の実施例にとして、電子写真プリンタについて説明する。
図9は、第2の実施例に係る電子写真プリンタの構成図である。
<Second embodiment>
An electrophotographic printer will be described as a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of the electrophotographic printer according to the second embodiment.
図9に示したプリンタは、実施例1で述べた、光源(半導体レーザ)11と、誘電体または強誘電体で形成された第1のフォトニック結晶12と、強誘電体で形成された第2のフォトニック結晶13と、電圧制御部14と、光走査位置検出器15とで構成された光走査装置と、像担持体(感光ドラム)16と、帯電器20と、現像器21と、転写器22と、定着器23とからなる。
The printer shown in FIG. 9 includes the light source (semiconductor laser) 11 described in the first embodiment, the
図9示した電子写真プリンタにおいて、まず、像担持体(感光ドラム)16が帯電器20によって帯電され、光走査装置で画像データに応じて強度変調されたレーザ光17を走査する。
In the electrophotographic printer shown in FIG. 9, first, an image carrier (photosensitive drum) 16 is charged by a
像担持体(感光ドラム)16上のレーザ光17が照射された領域は電荷量が減り、電荷量はレーザ光17の照射量の逆数に関係するので、像担持体(感光ドラム)16上に静電潜像が形成される。
The region of the image carrier (photosensitive drum) 16 irradiated with the
次に、現像器21で像担持体(感光ドラム)16上の電荷を帯びた部分にトナーを吸着させ、転写器22で像担持体(感光ドラム)16上のトナーを紙面(転写用紙A)に転写し、その後、像担持体(感光ドラム)16はクリーナ24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23で紙面上のトナーを紙面(転写用紙A)に定着させることで、紙面(転写用紙A)に画像を形成することができる。
Next, the developing
<第3の実施例>
本発明の第3の実施例として、銀塩方式プリンタについて説明する。
図10は、第3の実施例の銀塩方式プリンタの構成図である。
<Third embodiment>
A silver salt printer will be described as a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of the silver salt printer of the third embodiment.
図10に示したプリンタは、第1の実施例で述べた光走査装置3つと、現像器と定着器とで構成される。3つの光走査装置において、光源(R)111,光源(G)112、光源(B)113の波長はそれぞれ異なり、赤(R)、緑(G)およびB(青)となっている。また、3つの光走査装置は副走査方向に並べてある。 The printer shown in FIG. 10 includes the three optical scanning devices described in the first embodiment, a developing device, and a fixing device. In the three optical scanning devices, the light source (R) 111, the light source (G) 112, and the light source (B) 113 have different wavelengths, and are red (R), green (G), and B (blue). The three optical scanning devices are arranged in the sub-scanning direction.
図10に示したプリンタの動作を説明すると、まず、銀塩ペーパーA1に、3つの光走査装置で画像データに応じて強度変調された3色の光を順次走査し、銀塩ペーパーを露光する。したがって、その後、現像器で現像し、次に定着器で定着し、乾燥させることで、銀塩ペーパーA1にプリントすることができる。 The operation of the printer shown in FIG. 10 will be described. First, the silver salt paper A1 is sequentially scanned with light of three colors intensity-modulated according to image data by three optical scanning devices to expose the silver salt paper. . Therefore, after that, it is possible to print on the silver salt paper A1 by developing with a developing device, then fixing with a fixing device, and drying.
なお、本実施例では、赤(R)、緑(G)およびB(青)をそれぞれ光源とする3つ光走査装置で構成しているが、2つ以上の光走査装置を用いることで、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、赤(R)、緑(G)およびB(青)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, three light scanning devices each using red (R), green (G), and B (blue) as light sources are used. However, by using two or more light scanning devices, Multicolor printing is possible. However, full-color printing is possible by using three or more optical scanning devices having different light source wavelengths. It is necessary to select wavelengths suitable for full-color printing such as red (R), green (G), and B (blue). In addition, the structure of the photonic crystal needs to be changed according to the wavelength of the light source.
本実施例では、銀塩ペーパー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, printing is performed on silver salt paper, but it is also possible to print on a color film or other color recording medium in the same manner.
<第4の実施例>
本発明の第4の実施例として、フォトクロミック材料からなるリライタブルペーパー用プリンタについて説明する。
図11は、第4の実施例のプリンタの構成図である。
<Fourth embodiment>
As a fourth embodiment of the present invention, a rewritable paper printer made of a photochromic material will be described.
FIG. 11 is a configuration diagram of the printer of the fourth embodiment.
図11に示したプリンタは、第1の実施例で述べた光走査装置3つと、紫外光光源(紫外ランプ)とで構成される。3つの光走査装置において、光源(R)111,光源(G)112、光源(B)113の波長はそれぞれ異なり、赤(R)、緑(G)およびB(青)となっている。 The printer shown in FIG. 11 includes the three optical scanning devices described in the first embodiment and an ultraviolet light source (ultraviolet lamp). In the three optical scanning devices, the light source (R) 111, the light source (G) 112, and the light source (B) 113 have different wavelengths, and are red (R), green (G), and B (blue).
フォトクロミック材料とは、紫外光の照射により発色し、発色した材料が吸収する可視光の照射により消色するものである。波長460nm付近に吸収スペクトルのピークをもつイエロー材料と、波長530nm付近に吸収スペクトルのピークをもつマゼンタ材料と、波長630nm付近に吸収スペクトルのピークをもつシアン材料の3種類のフォトクロミック材料を混合して白色フィルム上に塗布したものは、紫外線の照射により全材料が発色した後、赤色光を照射した部分はシアン材料が消色して赤色を示し、緑色光を照射した部分はマゼンタ材料が消色して緑色を示し、青色光を照射した部分はイエロー材料が消色して青色を示し、フルカラー画像表示が可能である。 The photochromic material is a material that develops color by irradiation with ultraviolet light and decolors by irradiation with visible light absorbed by the colored material. Three types of photochromic materials were mixed: a yellow material having an absorption spectrum peak near a wavelength of 460 nm, a magenta material having an absorption spectrum peak near a wavelength of 530 nm, and a cyan material having an absorption spectrum peak near a wavelength of 630 nm. For the material coated on the white film, after all materials are colored by UV irradiation, the cyan material is decolored and red when irradiated with red light, and the magenta material is decolored when irradiated with green light. Thus, the green color is displayed, and the portion irradiated with the blue light is decolored by the yellow material to display blue, and a full color image can be displayed.
また、紫外光を再度照射すると、全材料が発色して画像が消去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ーとして使用することができる(川島伊久衛,高橋裕幸,平野成伸,光学 32巻12号,707(2003)(非特許文献3))。 In addition, when irradiated again with ultraviolet light, all the materials are colored and the image can be erased, so it can be used as a rewritable paper that can be rewritten repeatedly (Ikue Kawashima, Hiroyuki Takahashi, Narunobu Hirano, Optics Vol. 32, No. 12, 707 (2003) (non-patent document 3)).
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ーとして使用することができる。 A photochromic material is used as a rewritable paper that can be rewritten repeatedly because it can be erased when irradiated with ultraviolet light and irradiated with light of a certain color. Can do.
図11に示したプリンタの動作を説明すると、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A2)に紫外光光源で紫外光を照射し、既に形成されている画像を消去する。 The operation of the printer shown in FIG. 11 will be described. First, rewritable paper (photochromic paper A2) made of a photochromic material is irradiated with ultraviolet light with an ultraviolet light source to erase an already formed image.
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A2)に3つの光走査装置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A2)にプリントすることができる。 Next, the erased rewritable paper (photochromic paper A2) is printed on the rewritable paper (photochromic paper A2) by sequentially scanning light of three colors intensity-modulated in accordance with image data with three optical scanning devices. Can do.
なお、本実施例では、赤(R)、緑(G)およびB(青)をそれぞれ光源とする3つ光走査装置で構成しているが、第3の実施例と同様に、2つ以上の光走査装置を用いることで、多色のプリントが可能となる。 In the present embodiment, three light scanning devices each using red (R), green (G), and B (blue) as light sources are used. However, as in the third embodiment, two or more are used. By using this optical scanning device, multicolor printing can be performed.
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、赤(R)、緑(G)およびB(青)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。 However, full-color printing is possible by using three or more optical scanning devices having different light source wavelengths. It is necessary to select wavelengths suitable for full-color printing such as red (R), green (G), and B (blue). In addition, the structure of the photonic crystal needs to be changed according to the wavelength of the light source.
11,111,112,113:光源(半導体レーザ)
12:第1のフォトニック結晶(TiO2)
13:第2のフォトニック結晶(強誘電体(PLZT))
131,132:電極
14,141,142,143:電圧制御部
15,1511:光走査位置検出器
16:像担持体(感光ドラム)
17:レーザ光
18:円孔
20:帯電器
21:現像器
22:転写器
23:定着器
24:クリーナー
25:レンズ
26:転送ローラー
27:紫外光光源(紫外ランプ)
31,32,33,34:鋸歯形状の反射防止構造
A:転写用紙
A1:銀塩ペーパー
A2:フォトクロミックペーパー
202:ポリゴンミラー
222:球面レンズ(第1の走査レンズ)
226:トーリックレンズ(第2の走査レンズ)
227:感光ドラム(感光体)
230:光検出器
232:シリンドリカルレンズ
251:光源手段
252:コリメーターレンズ
253:絞り
255:平行平板ガラス
308:ガラス基板
309:信号電極
310:絶縁膜の第1コンタクトホール
311:透明電極
312:絶縁膜の第2コンタクトホール
313:正孔輸送層
314:発光層
315:電子注入電極
316:保護膜の第1コンタクトホール
317:保護膜の第2コンタクトホール
318:共通電極
410:波長可変レーザ
430:フォトニック結晶
431:酸化シリコン膜
432:円柱状のシリコン
11, 111, 112, 113: Light source (semiconductor laser)
12: First photonic crystal (TiO 2 )
13: Second photonic crystal (ferroelectric (PLZT))
131, 132:
17: Laser light 18: Circular hole 20: Charger 21: Developing device 22: Transfer device 23: Fixing device 24: Cleaner 25: Lens 26: Transfer roller 27: Ultraviolet light source (ultraviolet lamp)
31, 32, 33, 34: Sawtooth-shaped antireflection structure A: Transfer paper A1: Silver salt paper A2: Photochromic paper 202: Polygon mirror 222: Spherical lens (first scanning lens)
226: Toric lens (second scanning lens)
227: Photosensitive drum (photoconductor)
230: Photodetector 232: Cylindrical lens 251: Light source means 252: Collimator lens 253: Aperture 255: Parallel flat glass 308: Glass substrate 309: Signal electrode 310: First contact hole of insulating film 311: Transparent electrode 312: Insulation Second contact hole of film 313: Hole transport layer 314: Light emitting layer 315: Electron injection electrode 316: First contact hole of protective film 317: Second contact hole of protective film 318: Common electrode 410: Wavelength tunable laser 430: Photonic crystal 431: Silicon oxide film 432: Cylindrical silicon
Claims (16)
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、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を有し、
前記偏向拡大器は、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り、少なくとも前記偏向拡大器を形成するフォトニック結晶において、光源からの光に対するフォトニックバンドが1つのみ存在することを特徴とする光走査装置。 A light source, a deflector that deflects light from the light source, a deflection angle expander that expands a deflection angle of the light deflected by the deflector, and a detector that detects a scanning position,
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.
The deflection magnifier is made of a photonic crystal formed of a ferroelectric or a dielectric, and at least in the photonic crystal forming the deflection magnifier, there is only one photonic band for light from a light source. An optical scanning device characterized by the above.
前記偏向器を構成する強誘電体のフォトニック結晶の光が入射する面と光が出射する面の両面、または光が入射する面と光が出射する面のいずれか一方の面に、反射防止手段を設けたことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2,
Antireflection on either the light incident surface and the light emitting surface of the ferroelectric photonic crystal constituting the deflector, or the light incident surface and the light emitting surface. An optical scanning device comprising means.
前記反射防止手段は、断面が三角形状をした構造を光源波長の1/2以下の周期で配置したものであることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 3.
The optical reflection apparatus is characterized in that the antireflection means is a structure in which a cross section of a triangular shape is arranged with a period of 1/2 or less of a light source wavelength.
前記偏向器を構成するフォトニック結晶の形成と、前記断面が三角形状をした構造の配置とを同一工程で行った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 characterized in that formation of a photonic crystal constituting the deflector and arrangement of a structure having a triangular cross section are performed in the same process.
前記偏向角拡大器を構成する強誘電体または誘電体のフォトニック結晶の光が入射する面と光が出射する面の両面、または、光が入射する面と光が出射する面のいずれか一方の面に、反射防止手段を設けた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 5,
Either the light incident surface and the light emitting surface of the ferroelectric or dielectric photonic crystal constituting the deflection angle expander, or the light incident surface and the light emitting surface An optical scanning device characterized in that an antireflection means is provided on the surface.
前記反射防止手段が、断面が三角形状をした構造を光源波長の1/2以下の周期で配置したことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 6.
An optical scanning device characterized in that the antireflection means arranges a structure having a triangular cross section with a period of 1/2 or less of a light source wavelength.
前記偏向角拡大器を構成するフォトニック結晶の形成と、前記断面が三角形状をした構造の配置とを同一工程で行ったことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 7.
An optical scanning device characterized in that formation of a photonic crystal constituting the deflection angle expander and arrangement of a structure having a triangular cross section are performed in the same process.
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