JP3497145B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光走査装置に係り、
より詳細には、流体管内で一定の速度で移動するバブル
により散乱されたビームを用いてスキャニングを行う光
走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置は印刷機に採用されて感光ベ
ルトなどの感光媒体に、例えばレーザー光を走査して静
電潜像を形成する装置である。特に、白黒印刷からカラ
ー印刷への需要が増えるに伴い、カラープリンタに採用
されるスキャニング装置に対する関心が高まりつつあ
る。このようなカラーレーザープリンタにおいては、ス
キャニング装置が例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンター
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色に対し各
々具備されている。

【０００３】図１を参照すれば、通常の光走査装置は、
光源１００と、モーター（図示せず）により回転されて
前記光源１００からの光を反射させる回転多面鏡１０５
と、この回転多面鏡１０５により反射された光が感光媒
体、例えば感光ベルト１１０上のスキャニングライン１
１８に各々適当なスポットを形成するようにするｆ-θ
レンズ１１５と、このｆ-θレンズ１１５と前記感光ベ
ルト１１０との間の光路上に配置されて前記ｆ-θレン
ズ１１５を通過した光の経路が感光ベルト１１０上の走
査線１１８に向かうように入射光を反射する反射鏡１２
０とを含む。前記光源１００をオン-オフ制御すること
により、前記感光ベルト１１０に所定像が静電潜像とし
て形成される。

【０００４】一方、前記光源１００と回転多面鏡１０５
との間の光路上には、入射光を平行光に変えるコリメー
ティングレンズ１２２と、前記回転多面鏡１０５の反射
面に線形の像を形成させるためのシリンドリカルレンズ
１３５とが各々配置されている。図中、符号１２５は走
査線１１８が始まる位置を検出するためのセンサーを表
わす。

【０００５】ここで、前記光源１００から出射された光
は前記コリメーティングレンズ１２２により平行光に変
えられ、この平行光はシリンドリカルレンズ１３５を経
て回転多面鏡１０５により反射される。そして、前記回
転多面鏡１０５により反射された光は前記ｆ-θレンズ
１１５を通過した後、前記反射鏡１２０により経路が変
えられて感光ベルト１１０の走査線１１８のうちいずれ
かの地点にスポットが形成されるようにする。

【０００６】このように、従来の光走査装置において
は、ｆ-θレンズ１１５及び回転多面鏡１０５などが複
雑な構造となっているため体積が嵩むだけでなく、ｆ-
θレンズの場合にほとんど非球面状を呈しているため加
工が極めて難しく、しかも高コストである。また、加工
が難しいために製品の不良率が高く、その結果、カラー
レジストレーション性能の低下などの問題がもたらされ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、その目的は、循環型流体管内
においてバブルが一定の速度で回転され、そのバブルに
より散乱されるビームによりスキャニングされるように
なっているため、体積が小さく、加工し易いほか、生産
コストが低い光走査装置を提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による光走査装置
は、前記目的を達成するために、光を照射する光源と、
循環型流体管と、前記流体管の内部に収容され、前記光
源から入射する入射光を透過させる流体と、前記流体管
の内部に収容され、入射光を散乱させる少なくとも一つ
のバブルと、前記流体管の一側に設けられ、前記バブル
を所定の速度で循環させるポンプと、前記光源から入射
されて前記バブルで散乱されたビームを所定の走査線に
沿って結像させる結像レンズとを含むことを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき、本
発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。図２
を参照すれば、本発明の望ましい実施形態による光走査
装置は、光を照射する光源１０と、この光源１０から出
射されたビームを平行光に変えるコリメーティングレン
ズ１５及び光を集束させるシリンドリカルレンズ２０を
含む。

【００１０】また、流体２５が入れられている循環型流
体管３０が具備されており、前記流体管３０の内部にバ
ブル３５が収容され、このバブル３５を所定の速度で循
環させるポンプ４０が前記流体管３０の周りに設けられ
る。そして、前記流体管３０の前方には結像レンズ４５
が具備されていて、前記バブル３５で散乱されて出たビ
ームを結像させて感光媒体５０にスキャニングさせる。

【００１１】前記ポンプ４０は、前記流体２５が一定の
速度ｖで流れるようにコントローラー４３によって制御
される。これにより、前記バブル３５が前記流体２５の
流れによって移動することになる。前記流体管３０はそ
の内部に入れられている流体２５が循環可能とされた中
空の循環型管である。

【００１２】前記流体管３０において、スキャニングが
始まる地点及び終わる地点を各々ｓｐ、ｅｐとしたと
き、これらの間の流体管３０ａは直線形になる必要があ
る。これは、前記感光媒体５０に走査線５５を直線とし
て現れるようにするために要求される。ここで、前記ｓ
ｐとｅｐとの間の流体管を走査対応線３０ａとし、その
長さをｄとする。この長さｄは前記結像レンズ４５の倍
率及び走査線５５の長さによって決定される。前記結像
レンズ４５の倍率をａとし、走査線５５の長さをＤとし
たとき、下記式（１）が成立つ。

【００１３】 ｄ＝Ｄ／ａ ・・・（１）

【００１４】例えば、前記結像レンズ４５の倍率を１０
としたとき、望ましくは、前記流体管３０ａの走査対応
線３０ａの長さｄはＤの１／１０にする。

【００１５】一方、前記光源１０からビームを出射させ
たり、或いは中断させる時点を制御するために走査開始
点ｓｐに前記バブル３５が達する時点及び走査終了点ｅ
ｐに前記バブル３５が達する時点を検出することが要求
される。したがって、前記走査開始点ｓｐの直前の位置
に位置検出センサー６０を備えてバブル３５がその地点
を通過するときを検出し、その地点から走査開始点ｓｐ
までの距離及び前記バブル３５の移動速度によって前記
バブル３５が前記走査開始点ｓｐに達する時点が分か
る。また、前記走査対応線３０ａの長さｄを知っている
ため、前記バブル３５の速度をｖとしたとき、ｄ／ｖに
よってスキャニング終了時点も分かる。

【００１６】ここに前記光源１０を制御するコントロー
ラー６５が設けられ、前記位置検出センサー６０で検出
されたデータは前記コントローラー６５に送られてこの
コントローラー６５で命令される時点で光源１０でビー
ムを出射したり、或いは中断することになる。

【００１７】以上のようにしてスキャニングが始まった
後、スキャニング過程について図２及び図３を参照して
調べてみる。

【００１８】ビームがバブル３５に反射されて散乱する
時、前記走査線５５に影響を及ぼすバブル領域を有効領
域Ａとする。ビームがこの有効領域Ａに反射されて散乱
し、該散乱したビームは結像レンズ４５を通過して感光
媒体５０で反対方向に像が結ばれる。ここで、前記感光
媒体５０に結ばれるスポット径はビームサイズと密接な
関係を有する。例えば、前記結像レンズ４５の倍率が１
０であれば、ビームサイズが５μｍであるとき、スポッ
ト径は約５０μｍとなる。また、走査線５５の長さＤが
約３００ｍｍであれば、前記流体管３０の走査対応線３
０ａの長さｄは約３０ｍｍにならなければならない。そ
して、前記スキャニング速度をＶとしたとき、前記バブ
ル３５の速度ｖは前記速度Ｖの１／１０にする。

【００１９】ここで、前記バブル３５の速度ｖ及び大き
さは前記ポンプ４０により調節できる。また、前記バブ
ル３５は、図３または図４に示されたように、入射光を
所定の角度で散乱させるように光源と対向する面が球面
を有するものであって、その断面を円形３５または楕円
形３６に形成できる。そして、前記バブル３５は、望ま
しくは、流体管３０の側壁に密着されるように配置され
る。これは、前記バブル３５が流体管３０内において移
動するとき、流速による変形を最小化するためである。
しかし、前記バブル３５が変形されるとしても、前記ビ
ームが反射される有効領域は変わらないので、スキャニ
ングに大きく影響しない。

【００２０】一方、前記バブル３５が移動するに伴い、
前記シリンドリカルレンズ２０からバブル３５までの距
離も変わるため、バブル３５が受ける光量が変わる。こ
のため、前記コントローラー６５により光量を調節す
る。或いは、前記コリメーティングレンズ１５とシリン
ドリカルレンズ２０との間にズームレンズ（図示せず）
を設けてシリンドリカルレンズ２０の焦点距離を調節す
ることにより、バブルが受ける光量を一定にする方法が
ある。これにより、スキャニング時に光分布が均一に現
れる。

【００２１】さらに、前記流体管３０のある地点に前記
バブル３５の移動速度ｖを測定できる速度感知センサー
７５を設けて、これにより測定されたバブル３５の移動
速度を前記ポンプ４０のコントローラー４３に送る。こ
れにより、前記バブル３５が前記流体管３０を１回転す
る時ごとにバブル３５の速度を一定に制御してスキャニ
ング速度及び性能を一定に維持できる。

【００２２】一方、前記バブル３５は気泡などの気体で
あるか、或いは前記流体２５とは異なる他の種類の液体
であるか、或いは固体でありうる。

【００２３】図５は、流体管３０内にバブルが二つ、す
なわち、第１バブル８０及び第２バブル８３がある場合
を示したものである。バブルが二つである場合には、バ
ブルが一つである場合よりも二倍の速度でスキャニング
をできる。この場合、バブルの移動メカニズムを調べて
みれば、前記第１バブル８０が流体管３０の走査対応線
３０ａを通過する時に第２バブル８３はその向こう側の
線３０ｂを通過するようにすることである。例えば、前
記第１バブル８０が走査開始点ｓｐに達すれば、前記第
２バブル８３はその対角線方向のコーナーに位置づけ
て、前記第１バブル８０が前記流体管３０の走査対応線
３０ａを移動する間に前記第２バブル８３はその向こう
側の線３０ｂを移動するようにする。このように、二つ
のバブルを点対称で移動させることにより、スキャニン
グ間隔を調節できる。

【００２４】この時にも、前記位置検出センサー６０、
速度感知センサー７５は前述と同様に作用する。これに
より、スキャニング速度を速めることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、循
環型流体管内において移動するバブルにより散乱された
ビームを結像させてスキャニングするようになっている
ので、光走査装置の体積が小さく、製造し易く、生産性
が向上するほか、コストが低くなるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の光走査装置を示した図である。

【図２】 本発明の望ましい一実施形態による光走査装
置の概略図である。

【図３】 本発明による光走査装置のバブルを示した図
である。

【図４】 本発明による光走査装置のバブルを示した図
である。

【図５】 本発明の望ましい他の実施形態による光走査
装置の流体管を示した図である。

【符号の説明】

１０ 光源 １５ コリメーティングレンズ ２０ シリンドリカルレンズ ３０ 循環型流体管 ３５，８０，８３ バブル ４０ ポンプ ４３ コントローラー ４５ 結像レンズ ５５ 走査線 ６０ 位置検出センサー ７５ 速度感知センサー

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を照射する光源と、 循環型流体管と、 前記流体管の内部に収容され、前記光源から入射する入
   射光を透過させる流体と、 前記流体管の内部に収容され、入射光を散乱させる少な
   くとも一つのバブルと、 前記流体管の一側に設けられて、前記バブルを所定の速
   度で循環させるポンプと、 前記光源から入射されて前記バブルで散乱されたビーム
   を所定の走査線に沿って結像させる結像レンズとを含む
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記バブルは、 前記光源と対向する面が球面となっており、かつ所定の
   角度でビームを散乱可能であるようにその断面が円形ま
   たは楕円形を呈していることを特徴とする請求項１に記
   載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記バブルは、 前記流体管の側壁に密着されるように配置され、移動時
   にその形状変形を最小化するようになったことを特徴と
   する請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 【請求項４】 前記バブルの位置を検出してスキャニン
   グが始まる地点を決定する位置検出センサーを備えたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
5. 【請求項５】 前記流体管においてスキャニングが始ま
   る地点をｓｐとし、スキャニングが終わる地点をｅｐと
   したときのこれらの間の走査対応線の長さをｄとし、走
   査線の長さをＤとし、前記結像レンズの倍率をａとした
   とき、前記ｄは下記式を満足することを特徴とする請求
   項１または２に記載の光走査装置。 ｄ＝Ｄ／ａ
6. 【請求項６】 前記バブルの速度を感知する速度感知セ
   ンサーを備えたことを特徴とする請求項２に記載の光走
   査装置。
7. 【請求項７】 前記ポンプは、前記速度感知センサーか
   らバブル速度を受信してバブル速度が所定の速度に保た
   れるように制御するコントローラーを備えたことを特徴
   とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 【請求項８】 前記光源と流体管との間の光路上には入
   射光を平行光に変えるコリメーティングレンズと、この
   コリメーティングレンズで集束された光を整形するシリ
   ンドリカルレンズとをさらに含むことを特徴とする請求
   項１に記載の光走査装置。