JPH05508939A - レーザー走査装置 - Google Patents

レーザー走査装置

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザー走査装置 発明の分野 本発明は全般的に、運動する面に対する光学的な結像に関するもので、さらに詳 しくは、電子写真における光学的な結像に関する。
発明の背景 運動する基層に対する光学的結像方法は公知であって、例えばレーザー印刷機お よび写真複写機において公知であって、これらのものは光像を受取る光導電性ド ラムを利用している。通常、像のような光学的情報がこのドラムを軸線方向に走 査するための回転多角形またはハロゲンまたはガルバ′ノミラー(galvan o−mirror)とともに適当な固定光学系を利用して光導電性ドラム上に直 接に結像または描かれるようになっている。このような装置の例は米国特許第4 ,796,961号、第4,547゜038号、第4,445,125号および 第4,474゜422号に示され、開示されている。
本出願人により、結像の間に光導電性ドラムの不均一な速度のために潜在的に面 倒な歪みが生じることが見出されている。このことは特に整合誤差を生じる恐れ のある多色、多回数操作写真複写(multi−pass photocopy −ing )において生じ易い。さらに、像を描く間の像の歪みは異なる色の像 に対して異なるのである。異なる歪みは複数の像の間の整合誤差の局部的な面積 部分に生じる。
これらの問題は特に多ビーム装置(multi−beam system)にお いて著しい。
これらの問題を少なくとも一部分修正するために光信号のタイミングを変化させ る方法は米国特許第4,445.128号に記載されているように公知である。
発明の要約 本発明は、運動する基層上に光学的結像を行う改良された装置を提供することを 目的とする。
従って、本発明の望ましい実施例により、光像を受取る運動可能の面、この面の 運動を測定して面の運動の参照信号を与える装置、走査のための少なくとも1つ の走査光学ビームを廃止してタイミング参照信号を発生するように作動する光像 形成装置、前記少なくとも1つの走査光学ビームを前記運動可能の面上に反射さ せるように配置される位置決め可能のりレーミラーおよび面の運動の参照信号お よびタイミング参照信号の間の関係に応答して光学的走査ビームを、運動する面 に対して正しく位置決めするのを保証するように前記ミラーを位置決めする位置 決め装置を含む運動する面上に光学的に結像する装置が提供されるのである。
本発明の望ましい実施例においては、運動可能の面はドラム状の光導電体であっ て、面の運動を測定する装置は回転エンコーダーになされる。
本発明の望ましい実施例においては、この装置はさらに位置決め可能のミラーの 角度位置を決定する装置を含んでいる。本発明の望ましい実施例においては、前 記角度位置を決定する装置は直線移動トランスデユーサ−(linear di splacement transducer)を含んでいる。
本発明の望ましい実施例においては、運動可能の面は受光面になされている。
本発明の望ましい実施例においては、運動可能の面は回転ドラムの面になされ、 面の運動の参照信号は、タイミングがこの面の位置に関連するような第1の電圧 パルスを含んでいる。この面の参照信号はこれらの第1の電圧パルス列を含み、 これの発生周波数は、光学ビームがこの面を走査する速度に実質的に等しくなさ れる。
本発明の望ま゛しい実施例においては、前記少な(とも1つの走査光学ビームが 順次にこの面を走査し、前記タイミング参照信号はそれぞれの引続く走査に対す る電圧パルスを含んでいる。
本発明の望ましい実施例においては、この面は回転ドラムの面になされ、この面 の運動の参照信号は、タイミングかこの面の位置に関連する第1の電圧パルスを 含んでいて、前記少なくとも1つの走査光学ビームが順次前記面を走査し、前記 タイミング参照信号はそれぞれの引続く走査に対する第2の電圧パルスを含んで いて、前記装置はまた前記第1および第2の電圧パルスの間の時間差に実質的に 比例する信号を発生する装置を含んでいる。
本発明の望ましい実施例においては、前記位置決め装置がミラーの角度位置を調 節するようになっている。本発明の望ましい実施例においては、この装置はまた ミラーの角度位置を測定する位置検出装置を含んでいる。この位置決め装置は面 の運動の参照信号およびタイミング信号の間の関係に応答し、リレーミラーに対 する所望の角度位置に対応する修正信号を発生する装置を含んでいる。本発明の 望ましい実施例においては、この位置決め装置は前記修正信号および前記ミラー の角度位置を比較する装置を含んでいる。
図面の簡単な説明 本発明は図面に関連した以下の詳細な説明によってさらに完全に理解′され、認 識されるが、これらの図面の内、第1図は本発明の望ましい実施例により構成さ れ、作動可能の運動する面に対する光学的結像装置の概略的説明図であり、 第2図は第1図の装置に有用な電子装置の概略的構成図であり、 第3図は本発明の望ましい実施例によって構成され、作動可能の電子写真装置の 簡単化された断面図であり、第4図は本発明のサーボミラーによって実際に得ら れた試験結果およびこのサーボミラーを使用しないで実際に得られた試験結果を 示す線図であり、第5図は本発明の望ましい実施例によって構成され、作動可能 の変形形態の電子写真装置の簡単化された断面図である。
望ましい実施例の詳細な説明 さてここで第1図を参照すれば、この図面は本発明の望ましい実施例によって構 成され、作動可能の運動する基層上に光学的結像を行う装置を示している。この 装置は通常の光導電性ドラム8を含み、このドラムはニュー・ヨーク州トロイの テレダイン・ガーレイによって製造されたモデル8335エンコーダーのような 回転エンコーダーに組合されている。通常レーザー供給源、このレーサー供給源 によって発生されるビームをドラムの面に沿って軸線方向に偏向させるための回 転多角形のような走査装置および拘えば米国特許第4,445,125号、英国 特許出願第2.138,162号および日本国特許文書(document)第 59−112763号に示されている固定走査光学系を含む光像供給源10が設 けられるが、これらの技術はここに参考として組込まれている。本発明の望まし い実施例においては、光像供給源1oは多ビームレーザー供給源になされる。
本発明の望ましい実施例によって、サーボ制御動力学的ミラー12が、光像供給 源lOによって伝達される光を受取り、これを光導電性ドラム8上に反射するよ うに配置されている。このミラー12は一体的な回転軸(integral r otation axles )を有する保護銀被膜を施された、ダイヤモンド 加工(diamond−turned)のミラーになされるのか望ましい。これ の一端はポールベアリング14によって支持され、他端はサーボモーター18に よって支持されて、駆動されるのが望ましい。ビームを軸線方向にドラム8の長 手方向軸線に平行に走査する多角形の回転とは対照的に、このミラー12の回転 はドラムの面の運動方向に沿うドラム8の面上の走査線の位置を変化させるよう に作動する。
サーボモーター18はミラー制御回路20によって制御されるが、この回路20 はリニアー・ボルテージ・ディスプレースメント・トランスデユーサ−(Lin earVoltage Displacement Transducer )  (LVDT) 22の出力に応答し、このトランスデユーサ−はミラー12の 実際の角度位置を正確に指示するための角度位置検出装置として機能する。ミラ ー制御回路20はまた制御電子装置24から受取られる信号を制御するように応 答する。この制御電子装置24はエンコーダーパルスの形態になされるのが望ま しいエンコーダー9からの入力および発光ダイオードのような走査(SOS)検 出装置26の起動による入力を受取るようになっているが、この検出装置は光像 供給源IOからの走査信号の光学的な起動信号を受取って走査信号パルスの電気 的な起動を制御電子装置24に与えるように配置されている。制御電子装f12 4はまたレーザー供給源に対するデータおよび走査装置に対する走査制御信号を 供給するように光像供給源10に接続されている。
さて第2図を参照すれば、この図面は簡単化された構成図の形態で第1図の装置 に有用な電子回路29を示している。この回路は第1図にて破線で囲まれて示さ れているミラー制御回路20、LVDT22、サーボモーター18および制御電 子装置24を含んでいる。全般的に説明すれば、ミラーの位置はサーボモーター 18およびLVDT22を含むサーボループ30によって制御される。
位置誤差検出回路32がサーボループ30に入力を与えてエンコーダーパルスお よび走査パルスの起動の間の時間差の測定値を与えるように作動する。このルー プ内の帰還はLVDT22によって測定された実際のミラーの角度位置であ′る 。LVDT22の出力は実際のミラー位置信号と称される。
第2図の回路は、ドラム8の速度または光像供給源lOの走査速度を変化させな いで、唯ミラーの角度位置、従ってドラム8上の走査されるビームの円周方向の 位置に影響を与えるだけである。
位置誤差検出回路32は走査の起動信号(SO8)およびエンコーダー信号を使 用して2つのカウンター34および36をそれぞれ加算させる。これらのカウン ター34および36はまたそれぞれ制御電子装置24にて発生されるSO8同期 信号およびエンコーダー同期信号を受取る。カウンター34および36内の計数 の差は減算器38によって決定され、デジタル・アナログ変換器40に供給され る。このデジタル・アナログ変換器4oのアナログ出力は時間平均フィルター( time averagefilter) 42を介して帰還ループ3oに供給 される。この時間平均フィルターの出力は、ミラーが参照位置にある場合。カウ ンター34および36の対応する計数の時間差に比例し、ドラム上の走査の実際 の位置およびドラム上の走査の所望の位置の間の誤整合を示す。従って、時間平 均フィルター42の出力は走査をドラム上の正しい位置に戻すのに必要なミラー の角度の修正値に比例する修正信号を与える。この信号はここでは所望のミラー 位置信号と称する。
帰還ループ30内では総合回路(summation circuit)44か 実際のミラー位置信号を所望のミラー位置信号から差引いて、誤差信号を作り、 この誤差信号が増幅器46を介してサーボモーター18に供給されて、これの作 動を制御するようになされる。一旦ミラーが所望の位置に達すると、すなわちビ ームがドラム8上に正しく位置決めされると、実際のミラー位置信号および所望 のミラー位置信号か等しくなり、誤差信号か零になって、サーボモーター18の 作動を停止させる。
像の走査が続けられる際、例えばドラム8の速度の変化によって生じるドラム8 上の正しい走査位置からの何れの変動も零とは異なる誤差信号を生じさせ、サー ボモーター18が作動されて、ミラー12の角度を変化させ、ドラム8上の走査 を正しく位置決めする。
ここに説明される装置および方法は走査線の間隔よりも大きいミラーの角度の修 正を与えることができ、また多ビーム走査の場合には、多ビーム走査の幅よりも さらに大きいミラーの角度の修正を与えることができる。実際上、もしSO8お よびエンコーダーの速度の間に実質的な偏倚がある場合には、1つの頁の終りの 角度の偏倚か実質的に大きくなることがある。極端な場合には、この修正は1つ の頁の長さにわたって多ビームの走査の幅の数倍にも大きくなる。ミラーが多数 の頁を印刷するための回転許容範囲を超過するのを阻止するために、この装置は それぞれの頁の終りでリセットされる。
予め定められたエンコーダーのパルスによって決定される容置の終りに、リセッ ト指令かSO8およびエンコーダーの同期信号によって発生される。このリセッ ト指令はカウンター34および36の出力を零に設定して、これにより所望のミ ラー位置信号を瞬間的に零に設定するように作動可能である。このリセットの後 の最初のSOSパルスはミラー位置および光像供給源10に対するデータの伝達 の両者のための新しい参照SOSパルスになる。
参照SO8計数のリセットとともになされる所望の位置信号の零への連繋したリ セットは蓄積されたミラーの修正値を除去して、この装置を再整合させる。僅か 数回の計数で所望の位置信号が正しい値に戻り、ミラーが小さい角度の偏倚状態 に戻る。このSO8参照計数の同時のリセットは所望の位置信号が走査に対する 実際の必要条件に対応するのを確実になす。
リセットの後で、ミラー12は上述のように強力に再調節されて実質的に走査の 誤整合を除去する。印刷位置の起動点に対応する与えられたエンコーダーの計数 で走査か可能になされ、印刷が開始される。
ミラー12の参照位置は、例えば増幅器46に対する零てないオフセット電圧( non−zero off−set voltage)によるような、ループ3 0への入力部に、またはその代りにこのループにオフセット電圧を供給すること によって調節されることができる。上述と異なり、参照位置はエンコーダーまた はSOSパルスを遅延させることによって調節されることができる。
エンコーダー9の出力の周波数か走査信号の起動信号の周波数と同じに選択され て、これによって比較的容易な信号の位相差の分析を行い得るようになすのが本 発明の実施例の特徴である。
さてここで第3図か参照されるが、この図面は本発明の望ましい実施例によって 構成され、作動可能の電子写真結像装置を示している。本発明のこの実施例およ びその他の実施例は負に荷電されたトナー粒子および正に荷電された受光器を有 する液体現像装置に関連して説明される。このような装置は色調を与えられない 面積部分が光に露出されるようになす「ライト・ホワイト」モード(“writ e−white ” mode)にて作動する。本発明はトナーの荷電および受 光器の荷電およびその他の「ライト・ブラック」装置のような印刷装置に対する 異なる組合せにも有用である。
本発明の装置は液体現像装置を利用して説明される。
本発明の望ましい実施例によれば、米国特許第4,794.651号の例1の液 体現像装置か利用できるが、他の適当な現像装置も本発明を実施するのに利用で きる。
通常の電子写真装置におけるように、第3図の装置は矢印13によって示される 方向に軸IJの廻りを回転するように配置されたドラム8を含んでいる。このド ラム8は円筒形の受光面15を形成されている。
コロナ放電装置17が正電荷によってこの受光面15を全体的に均一に荷電する ように作動可能である。ドラム8が連続的に回転すると、荷電された受光面15 をミラー12(第1図)を含む露出ユニットに対して像を受取る関係に移動させ る。本発明の望ましい実施例による上述で詳細に説明されたミラー12はレーザ ーにより発生されることができ、4つの平行なビームによって発生されるように 示されている所望の像を、荷電された受光面15上に反射して、この受光面を選 択的に放電し、これによりこの受光面上に静電潜像を生じさせる。
ドラム8がさらに回転を続けると、静電潜像を担持している荷電された受光面1 5を、現像ユニット23と作動可能に協働するように移動させ、液体現像材を供 給して静電潜像を現像させる。多色複写または印刷のためには、この現像ユニッ ト23は、例えばそれぞれの色に対して1つ宛設けられる複数の現像装置を含む ことかでき、これらの現像装置か例えば参考のために本明細書に組込まれた米国 特許第4,690.539号に記載されているような受光器に選択的に係合され るようになすか、または液体トナーか種々の色に変えられるような唯1つの現像 ステーションまたはその他の適当な現像装置を含むことかできる。
本発明の望ましい実施例によって、受光面15にトナーを付与した後で、受光面 15は、通常正に荷電された、矢印27によって示される方向に回転されるのが 望ましい回転ローラー25の傍を通される。このローラー25は計量ローラーと して作用し、受光面15上の液体の厚さを減少させる。このローラー25の受光 面15からの空間的な離隔距離は通常約50ミクロンである。
ローラー25上の電圧は静電潜像の面積部分および受光面」−の背景の面積部分 の電圧の中間であるのが望ましい。輿望的な電圧は、ローラー25:+200V 、背景面積部分: +50Vおよび静電潜像面積部分:約+1000■までであ る。
ローラー25の傍を通る液体は、静電潜像の範vB以外は顔料粒子か比較的ない ようにしなければならない。
ローラー25の下流側には定着ローラー(rigidizingroller)  29 ’が設けられるのか望ましい。この定着ローラー29′は米国特許第3 ,959,574号および第3,863.603号の両者に記載されている導電 性の弾性的重合体材料のような弾性的重合体材料によって形成されるのが望まし い。このローラー29′は光導電性の受光面15に対して弾性的に押圧されるの が望ましい。
本発明の望ましい実施例においては、押圧される狭窄ローラーがローラー29′ として使用されている。このローラー29′は顔料を含むトナー粒子の電荷と同 じ符号を有する少なくとも数百から2000Vまでの電位に負に荷電され、同じ ように荷電された顔料トナー粒子を反発して、これらの粒子を受光面15の像の 面積部分にさらに密に密着させ、従って像を圧縮して定着させるようになす。
この定着ローラー29′の下流側には矢印41によって示されるように受光面1 5の回転方向とは反対方向に回転する中間転写部材31が設けられ、接近位置に おけるそれぞれの面の間に零の相対運動を与えるようになっている。この中間転 写部材31は受光面15のトナー像を受取って、このトナー像を受像基層43に 転写するように作動可能である。ローラー44がこの基層43を中間転写部材3 1に押圧して転写作用を良好にすることができる。この中間転写部材31内には 加熱装置45か設けられて、中間転写部材31を加熱するようになし得る。
種々の型式の中間転写部材が例えば米国特許第4,684.238号およびPC T公開公報WO90/、VO4216に記載されていて、これらの両者の記載は 参考のために本明細書に組込まれている。
トナー像の中間転写部材3Iへの転写の後で、受光面15は浄化ステーション4 9に係合する。このステーションは発泡ポリエチレンまたはネオブレンのような 適当な弾性材料を含み得る浄化ローラー50を含む何れの通常の浄化ステーショ ンになすこともできる。浄化ローラー50はトナー粒子か総てまたは殆ど総て除 去された液体現像材より成るのが望ましい清浄な潤滑浄化液により湿らせること ができる。浄化ローラー50は、その面か受光面J5とは反対に運動して受光面 15から残留粒子およびキャリヤー液体を除去するための擦過作用を与えるよう に駆動される。スクレーパー56は浄化ステーション49によって除去できなか った何れの残留トナーの除去をも完了させる。
ランプ58か以前に形成された像の特性を有する残留電荷を受光面15から除去 することによって作動サイクルを完了させる。
金色像を印刷するに際し、上述の工程か引続く色に対して繰返され、引続く色か 順次中間転写部材31に転写される。次いで像は相互に整合されて順次基層43 に転写され、また1つの群として中間転写部材31から基層43に転写されるこ とができる。
本発明の装置によって得られる結像精度の向上を決定するために、第3図に示さ れる型式の装置が作動され、基層上の理論的結像位置からの偏倚か0.34メー トルに沿って測定されたか、その際ドラム8の速度の0.5%の誤差か故意に与 えられた。またモーター18が不作動になされた以外同様の作動か同様の装置に 対して行われた。第4図に示された結果は結像位置の精度の著しい改善を示して いる。
本発明は単一の現像装置および単一の中間転写部材を有する装置について説明さ れた。4つの単色の副装fl100を有し、基層43およびローラー102の廻 りに円周方向に配置される支持ローラー44以外はそれぞれ第3図に示される構 成要素を総て含むような変形形態の装置か第5図に示されている。第5図に示さ れた装置はまた本発明を実施することにより作動可能である。この装置において は、別々の色の像がそれぞれ異なる副装置100にて作られてローラー102上 に配置された基層43に転写されるようになっている。作動に際し、ローラー1 02が回転し、基層43か順次異なる副装置の傍を通過して命をこの基層に転写 するようになされる。上述したそれぞれの副装置100内のミラー12の参照角 度位置の調節によって種々の色の頁の頂部を整合させるように作動可能である。
次いて運動するミラーの調節は像内の速度変化に打勝つように作動可能である。
本発明の動力学的ミラー装置は、修正されない走査誤差の起動信号がビームの数 を乗じた走査線間隔と同じ程大きい多ビーム装置において特に有用である。この ことはまた単一ビーム走査装置における起動誤差の修正および単一ビームおよび 多ビーム装置の両者に対するドラムおよび(または)走査装置の不安定性の動力 学的修正に対しても有用である。
当業者には本発明が詳細に図示され、ここに説明されたものに制限されるもので はないことが理解される。本発明の範囲は以下の請求の範囲のみによって限定さ れるものである。
(、。
FIG、5 要 約 書 光像を受取るための運動可能の面と、前記面の運動を測定して、この面の運動の 参照信号を発生させる装置と、前記面を走査するための少なくとも1つの走査光 学ビームを発生させて、タイミング参照信号を発生させるように作動可能の光像 発生装置と、少なくとも1つの走査ビームを前記運動する面上に反射させるよう に配置されたサーボ制御リレーミラー(12)とを含む運動する面に対する光学 的結像装置。このミラーは前記基層の運動の参照信号および前記タイミング参照 信号の間の関係に応答して正確に位置決めされ、前記運動する面に対する前記光 像の正しい位置決めを保証するようになっている。
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法@184条)8)平成 5 年 1 月  29 六字へ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.光像を受取る運動可能の面と、 前記面の運動を測定して、この面の運動の参照信号を発生させる装置と、 前記面を走査するための少なくとも1つの走査光学ビームを発生させてタイミン グ参照信号を発生させる光学的結像装置と、 前記少なくとも1つの走査光学ビームを前記運動する面上に反射させるように配 置された位置決め可能のリレーミラーと、 前記面の運動の参照信号および前記タイミング参照信号の間の関係に応答し、前 記運動可能の面に対する前記光学的走査ビームの正しい配置を保証するように前 記ミラーを位置決めする位置決め装置と、 を含んでいる運動する面上に光学的に結像する装置。
  2. 2.前記運動可能の面がドラム状受光器であって、前記面の運動を測定する装置 が回転エンコーダーである請求の範囲第1項に記載された装置。
  3. 3.前記運動可能の面が受光面である請求の範囲第1項または第2項に記載され た装置。
  4. 4.前記運動可能の面が回転ドラムの面であって、前記面の運動の参照信号が、 そのタイミングが前記面の位置に関連する第1の電圧パルスを含むようになされ ている前掲請求の範囲の何れか1項に記載された装置。
  5. 5.前記面の参照信号が、その周波数が前記光学ビームが前記面を走査する速度 に実質的に等しい第2の電圧パルス信号列を含むようになされている請求の範囲 第4項に記載された装置。
  6. 6.前記少なくとも1つの走査光学ビームが順次前記面を走査し、前記タイミン グ参照信号がそれぞれの引続く走査に対する電圧パルスを含むようになされてい る前掲請求の範囲の何れか1項に記載された装置。
  7. 7.前記面が回転ドラムの面であり、 前記面の運動の参照信号が、そのタイミングが前記面の位置に関係するようにな された第1の電圧パルスを含み、 前記少なくとも1つの走査光学ビームが順次前記面を走査するようになされてい て、 前記タイミング参照信号がそれぞれの引続く走査に対する第2の電圧パルスを含 み、前記装置がまた、前記第1および第2の電圧パルスの間の時間差に実質的に 比例する信号を与える装置、 を含むようになされた請求の範囲第1項に記載された装置。
  8. 8.前記位置決め可能のミラーの角度位置を決定する装置を含むようになされて いる前掲請求の範囲の何れか1項に記載された装置。
  9. 9.前記位置決め装置が前記ミラーの角度位置を調節するようになされている請 求の範囲第8項に記載された装置。
  10. 10.前記角度位置を決定する装置がリニアー・ディスプレースメント・トラン スデューサーを含むようになされている請求の範囲第8項に記載された装置。
  11. 11.前記位置決め装置が前記面の運動の参照信号および前記タイミング信号の 間の関係に応答するような、前記リレーミラーに対する所望の角度位置に対応す る修正信号を発生する装置を含むようになされている請求の範囲第9項または第 10項に記載された装置。
  12. 12.前記位置決め装置がまた前記修正信号および前記ミラーの角度位置を比較 する装置を含むようになされている請求の範囲第9項から第11項までの何れか 1項に記載された装置。
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