ES2305181T3 - Aparato de escaneado optico, aparato para la formacion de imagenes y metodo de ajuste de un aparato de escaneado optico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo óptico de escaneado, que comprende: medios de fuente de luz, que tienen una serie de puntos de emisión de luz (1A, 1B), para emitir una serie de haces; medios de desviación (5) para desviar la serie de haces; medios ópticos de incidencia (2, 4) a través de los cuales la serie de haces emitidos desde dichos medios de fuente de luz son dirigidos hacia dichos medios de desviación (5); medios ópticos de escaneado (6) para dirigir la serie de haces desviados por dichos medios de desviación (5) sobre una superficie a escanear; y medios de detección de sincronismo (9) para detectar una parte de la serie de haces que inciden sobre la superficie a escanear (7), en el que la sincronización de la posición de inicio de escaneado de la serie de haces que inciden sobre la superficie a escanear (7) se ajusta utilizando una señal sincronizada obtenida mediante dichos medios de detección de sincronismo (9), caracterizado porque: dichos medios de fuente de luz y un dispositivo de detección de sincronismo (9) que constituye dichos medios de detección de sincronismo (8) están dispuestos en el mismo sustrato (11), el sustrato (11) está diseñado para poder girar perpendicularmente con respecto a la dirección del eje óptico (4a) de los medios ópticos de incidencia (2, 4), y un elemento óptico que forma parte de dichos medios de detección de sincronismo (8) está dispuesto en el lado de incidencia de luz de dicho dispositivo de detección de sincronismo (9); y el dispositivo óptico de escaneado tiene una configuración en la que el elemento óptico (12) gira en sincronismo con el sustrato (11) cuando el sustrato (11) gira.
Description
Aparato de escaneado óptico, aparato para la
formación de imágenes y método de ajuste de un aparato de escaneado
óptico.
La presente invención se refiere a un
dispositivo óptico de escaneado y a un dispositivo de formación de
imágenes que utiliza dicho dispositivo, que resulta especialmente
adecuado para un dispositivo de formación de imágenes tal como una
impresora láser o una máquina copiadora digital adaptada para formar
imágenes mediante la utilización de un láser
multi-semiconductor que tiene una serie de puntos de
emisión de luz como medios de fuente de luz a efectos de obtener
una elevada velocidad y densidad de grabación.
La figura 6 de los dibujos adjuntos es una vista
en sección de las partes esenciales en la dirección de escaneado
principal (vista en sección del escaneado principal) de un
dispositivo óptico de escaneado de haces múltiples convencional que
utiliza medios de fuente de luz que tienen una serie de puntos de
emisión de luz.
En la figura 6, dos haces (haces de luz)
emitidos desde un láser multi-semiconductor (51) que
tiene dos puntos de emisión de luz (51A) y (51B) son convertidas en
haces sustancialmente paralelos mediante una lente colimadora (52),
y el haz sustancialmente paralelo converge solamente en una
dirección de subescaneado mediante una lente cilíndrica (54) que
tiene un poder de refracción predeterminado únicamente en la
dirección de subescaneado.
Además, la diferencia en la aberración que se
produce por la diferencia entre la trayectoria de los haces desde
los dos puntos de emisión de luz (51A) y (51B) separados de un eje
óptico afecta a la calidad de la imagen y, por lo tanto, mediante
un tope de apertura (53) para reducir en la mayor medida su
influencia, los haces se conforman y presentan con la forma de una
línea focal que se extiende a lo largo de la dirección de escaneado
principal, cerca de la superficie de desviación (55c) (superficie
reflectora) de un espejo poligonal (55) que es un elemento de
desviación de luz.
Con el giro a una velocidad angular constante en
la dirección de la flecha (55b) de los dos haces reflejados y
desviados por el espejo poligonal (55), los mismos quedan
concentrados en formas puntuales en una superficie de tambor
fotosensible (57) como superficie a escanear por dos lentes
f\theta (56a) y (56b) como sistema de lentes de escaneado (56), y
son escaneados a una velocidad constante en la dirección de la
flecha (57b) (dirección de escaneado principal).
En un dispositivo óptico de escaneado de haces
múltiples de este tipo, tal como el que se muestra en la figura 7
de los dibujos adjuntos, los dos puntos de emisión de luz (51A) y
(51B) quedan dispuestos de manera rectilínea en la dirección de
subescaneado, pasando a ser el intervalo entre las dos líneas de
escaneado en la dirección de subescaneado en la superficie de
tambor fotosensible mayor que la densidad de grabación y, por lo
tanto, normalmente, tal como se muestra en la figura 8, los dos
elementos de emisión de luz (51A) y (51B) quedan dispuestos de
manera oblicua con respecto a una dirección que se corresponde con
la dirección de subescaneado, y ajustando el ángulo de inclinación
(\theta) de los mismos, el intervalo entre una serie de líneas de
escaneado en la dirección de subescaneado en la superficie de
tambor fotosensible se ajusta de manera precisa según la densidad de
grabación.
Procediendo de este modo, resulta posible hacer
que las trayectorias de los haces de luz coincidan entre sí en la
mayor medida, obteniendo de este modo una mayor densidad de
grabación y, además, es posible reducir el número de revoluciones
de un motor de accionamiento para el espejo poligonal hasta 1/2 en
comparación con un caso en el que el número de puntos de emisión de
luz es uno, y también resulta posible utilizar una velocidad más
alta con un margen suficiente.
Asimismo, para llevar a cabo un escaneado con
alta densidad y a alta velocidad, resulta necesario poder gestionar
el control del tiempo cuando se empieza a escribir información sobre
la imagen.
En la figura 6 se muestran unos medios de
detección de sincronismo (58) (sistema óptico BD) para controlar la
sincronización de una posición de inicio de escaneado en la
superficie a escanear, y se dispone un dispositivo de detección de
sincronismo (59) (detector BD) para detectar una señal de
sincronización (señal BD) y un sistema óptico de detección de
sincronismo (60) (lente BD) para dirigir un haz de detección de
sincronismo (haz BD) hacia el dispositivo de detección de
sincronismo (59).
El haz que ha convergido solamente en la
dirección de subescaneado mediante la lente cilíndrica (54), tal
como se ha descrito anteriormente, pasa a ser un haz lineal que se
extiende en la dirección de escaneado principal cerca de una
superficie de desviación (58c), y entra en el sistema óptico de
detección de sincronismo (60) como un haz sustancialmente paralelo
en la sección de escaneado principal y como un haz divergente en la
sección de subescaneado.
El sistema óptico de detección de sincronismo
(60) tiene longitudes focales independientes en la sección de
escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, y recibe energía adecuada para su concentración en
el dispositivo de detección de sincronismo (59) en la sección de
escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, y el haz forma un punto en la superficie del
dispositivo de detección de sincronismo (59).
En un dispositivo óptico de escaneado de haz
único, se realiza una configuración para disponer un láser
semiconductor como fuente de luz, que es una parte eléctrica y un
dispositivo de detección de sincronismo de manera integral entre
sí, y para disponer dicha fuente de luz y dicho dispositivo de
detección de sincronismo en un mismo sustrato, a efectos de reducir
el número de piezas y los costes, mientras que en el caso de un
dispositivo óptico de escaneado de haces múltiples, se lleva a cabo
una escritura cada vez y en intervalos en la dirección de
subescaneado, mediante una serie de fuentes de luz y, por lo tanto,
como medios para ajustar los intervalos, se ajusta un sistema
óptico compuesto que comprende un prisma, un espejo, etc. dispuesto
en el lado de emisión de luz, cerca de las fuentes de luz. Además,
en el caso de un dispositivo denominado dispositivo óptico de
escaneado de haces múltiples monolítico con una fuente de luz que
tiene una serie de puntos de emisión de luz, resulta necesario
ajustar de manera precisa el intervalo de paso en una superficie a
escanear en la dirección de subescaneado por ejemplo girando la
fuente de luz y un sustrato de circuito en el que está dispuesta
dicha fuente de luz.
Por lo tanto, si el dispositivo de detección de
sincronismo permanece dispuesto en el mismo sustrato que la fuente
de luz, dicho dispositivo de detección de sincronismo se moverá con
el giro de dicha fuente de luz. Cuando se adopta dicha estructura,
tal como la que se muestra, por ejemplo, en la figura 9 de los
dibujos adjuntos, en la que se utiliza de manera intacta la forma
en el caso de un haz único y un giro con respecto a una fuente de
luz, en dicha estructura, el punto de concentración de luz puede
desviarse del dispositivo de detección de sincronismo durante el
giro, provocando el problema de que incluso si dicho dispositivo de
detección de sincronismo gira, no puede garantizarse una amplitud de
movimiento suficiente, y cuando el punto de concentración de luz se
desvía, resulta necesario cambiar la propia posición del dispositivo
de detección de sincronismo o de la fuente de luz, por ejemplo,
doblando el dispositivo de detección de sincronismo o la pata de la
fuente de luz, y es difícil llevar a cabo la detección de
sincronismo de manera precisa.
Por lo tanto, la fuente de luz y el dispositivo
de detección de sincronismo se disponen en sustratos diferentes y
el ajuste de los mismos se realiza por separado para solucionar este
problema, aunque esto provoca un aumento de costes debido al
aumento en el número de piezas y la complicación de un circuito
eléctrico provocada por la serie de sustratos, así como un mayor
trabajo en el montaje de los cables, resultando deseables
mejoras.
El documento
EP-A-1085743 da a conocer un sistema
óptico de escaneado de haces múltiples según el preámbulo de la
reivindicación 1.
El documento
US-A-5774248 da a conocer un
dispositivo de escaneado óptico que incluye un láser de haces
múltiples que puede girar.
Un objetivo de la presente invención es dar a
conocer un dispositivo óptico de escaneado en el que una fuente de
luz y un dispositivo de detección de sincronismo están dispuestos en
el mismo sustrato, y en el que la relación de posición óptica entre
los mismos se mantiene de manera correcta a efectos de obtener la
mayor precisión posible en la sincronización de la escritura, así
como dar a conocer un dispositivo de formación de imágenes que
utiliza dicho dispositivo.
Otro objetivo de la presente invención es
simplificar un método de posicionamiento, reducir el número de
piezas y disminuir el tiempo de funcionamiento necesario para
realizar el ajuste, a efectos de reducir costes.
Según un primer aspecto de la presente
invención, se da a conocer un dispositivo óptico de escaneado que
comprende: medios de fuente de luz, que tienen una serie de puntos
de emisión de luz, para emitir una serie de haces; medios de
desviación para desviar la serie de haces; medios ópticos de
incidencia a través de los cuales la serie de haces emitidos desde
dichos medios de fuente de luz son dirigidos hacia dichos medios de
desviación; medios ópticos de escaneado para dirigir la serie de
haces desviados por dichos medios de desviación sobre una
superficie a escanear; y medios de detección de sincronismo para
detectar una parte de la serie de haces que inciden sobre la
superficie a escanear, en el que la sincronización de la posición de
inicio de escaneado de la serie de haces que inciden sobre la
superficie a escanear se ajusta utilizando una señal sincronizada
obtenida mediante dichos medios de detección de sincronismo,
caracterizado porque: dichos medios de fuente de luz y un
dispositivo de detección de sincronismo que constituye dichos medios
de detección de sincronismo están dispuestos en el mismo sustrato,
el sustrato está diseñado para poder girar perpendicularmente con
respecto a la dirección del eje óptico de los medios ópticos de
incidencia, y un elemento óptico que forma parte de dichos medios
de detección de sincronismo está dispuesto en el lado de incidencia
de luz de dicho dispositivo de detección de sincronismo; y el
dispositivo óptico de escaneado tiene una configuración en la que el
elemento óptico gira en sincronismo con el sustrato cuando dicho
sustrato gira.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se da a conocer un método de ajuste de un dispositivo
óptico de escaneado, que comprende las siguientes etapas: dirigir
una serie de haces emitidos desde unos medios de fuente de luz que
tienen una serie de puntos de emisión de luz hacia unos medios de
desviación a través de unos medios ópticos de incidencia; dirigir
la serie de haces desviados por dichos medios de desviación sobre
una superficie a escanear; y ajustar la sincronización de una
posición de inicio de escaneado de la serie de haces que inciden
sobre la superficie a escanear utilizando una señal sincronizada
obtenida mediante unos medios de detección de sincronismo para
detectar una parte de la serie de haces que inciden sobre la
superficie a escanear, caracterizado porque: dichos medios de fuente
de luz, y un dispositivo de detección de sincronismo que constituye
dichos medios de detección de sincronismo están dispuestos en el
mismo sustrato, el sustrato puede girar en una superficie
perpendicular con respecto a la dirección del eje óptico de los
medios ópticos de incidencia, y un elemento óptico que forma parte
de dichos medios de detección de sincronismo está dispuesto en un
lado de incidencia de luz de dicho dispositivo de detección de
sincronismo; y el elemento óptico gira en sincronización con el
sustrato cuando dicho sustrato gira.
En la presente invención, resulta preferente que
una ranura (13) para limitar los haces incidentes esté dispuesta en
un lado de incidencia de luz del dispositivo de detección de
sincronismo (9), que un elemento óptico (12) que constituye los
medios de detección de sincronismo (8) esté dispuesto en el lado de
incidencia de luz del dispositivo de detección de sincronismo, y
que cuando la longitud focal del elemento óptico en una dirección
de subescaneado está definida como f, y la distancia desde la ranura
hasta el dispositivo de detección de sincronismo está definida como
W, y el diámetro efectivo del elemento óptico está definido como D,
y la distancia en el sustrato (11) desde un centro de giro de dicho
sustrato hasta del dispositivo de detección de sincronismo está
definida como d, y la ampliación compuesta de los haces emitidos
desde los medios de fuente de luz (1) en la dirección de
subescaneado hasta que los haces llegan al dispositivo de detección
de sincronismo está definida como m, y el ángulo de giro cuando el
sustrato gira en una superficie perpendicular con respecto a una
dirección del eje óptico de los medios ópticos de incidencia está
definido como \theta, se cumplan una o más de las condiciones
- \quad
- 0,6f < W < 0,9f
- \quad
- 2d\cdottan\theta(1-m) < D.
En la presente invención, resulta preferente que
la serie de haces que inciden sobre el elemento óptico (12) sean
haces sustancialmente paralelos en una sección de subescaneado.
En la presente invención, resulta preferente que
el sustrato esté diseñado para poder girar con respecto a una
posición centroidal de los puntos de emisión de luz de la fuente de
luz o en la proximidad de la misma.
En la presente invención, resulta preferente que
un sistema óptico de detección de sincronismo para dirigir parte de
la serie de haces que inciden sobre la superficie a escanear
provoque que los haces desviados por los medios de desviación
queden concentrados en la ranura en la sección de escaneado
principal, y que dichos haces sean sustancialmente paralelos en la
sección de subescaneado.
En la presente invención, resulta preferente que
un sistema óptico de detección de sincronismo para dirigir parte de
la serie de haces que inciden sobre la superficie a escanear
provoque que los haces desviados por los medios de desviación
queden concentrados en la ranura en una sección de escaneado
principal y en una sección de subescaneado.
En la presente invención, resulta preferente que
el elemento óptico esté fijado a una parte de un cuerpo envolvente
realizado de manera integral con el sustrato.
En la presente invención, resulta preferente que
el elemento óptico tenga longitudes focales independientes en una
sección de escaneado principal y en una sección de subescaneado,
respectivamente, y que las posiciones concentradas de los haces que
pasan a través del elemento óptico no coincidan entre sí en la
sección de escaneado principal y en la sección de subescaneado.
En la presente invención, resulta preferente que
el elemento óptico tenga longitudes focales independientes en una
sección de escaneado principal y en una sección de subescaneado,
respectivamente, e incluya una o más superficies de difracción.
En la presente invención, resulta preferente que
el elemento óptico tenga longitudes focales independientes en una
sección de escaneado principal y en una sección de subescaneado,
respectivamente, y que tenga una o más superficies asféricas que
tienen curvaturas diferentes en la sección de escaneado principal y
en la sección de subescaneado.
En la presente invención, resulta preferente que
el elemento óptico incluya un material óptico del tipo de
distribución de índice de refracción en el que las superficies de
incidencia y emergencia forman superficies planas.
En la presente invención, resulta preferente que
el elemento óptico tenga una superficie que tiene características
de concentración o de divergencia, y una superficie plana inclinada
con una dirección de escaneado principal como eje.
En la presente invención, resulta preferente que
la ranura esté dispuesta en posiciones concentradas de los haces
que pasan a través de un sistema óptico de detección de sincronismo
en una sección de escaneado principal o cerca de las mismas,
incluyendo la ranura una ranura rectangular que es una abertura a lo
largo de una dirección de subescaneado, y estando diseñada dicha
ranura para girar en sincronismo con el sustrato cuando dicho
sustrato gira.
En la presente invención, resulta preferente que
el sistema óptico de detección de sincronismo tenga una estructura
independiente del sustrato.
Otro aspecto de la invención consiste en dar a
conocer un dispositivo de formación de imágenes que comprende un
dispositivo óptico de escaneado como el descrito anteriormente, un
cuerpo fotosensible dispuesto en la superficie a escanear, un
dispositivo de revelado para revelar una imagen latente
electrostática formada en el cuerpo fotosensible por los haces de
luz escaneados por el dispositivo óptico de escaneado como una
imagen de tóner, un dispositivo de transferencia para transferir la
imagen de tóner revelada a un material de transferencia, y un
dispositivo de fijación para fijar la imagen de tóner transferida en
un material de transferencia.
Un aspecto adicional de la presente invención
consiste en dar a conocer un dispositivo de formación de imágenes
que comprende un dispositivo óptico de escaneado como el descrito
anteriormente y un controlador de impresora para convertir datos de
código introducidos en el mismo desde un dispositivo externo en una
señal de imagen, e introducir la señal de imagen en el dispositivo
óptico de escaneado.
Otro aspecto de la presente invención consiste
en dar a conocer un método de ajuste de un dispositivo óptico de
escaneado, que comprende las siguientes etapas: dirigir una serie de
haces emitidos desde medios de fuente de luz que tienen una serie
de puntos de emisión de luz hacia medios de desviación a través de
medios ópticos de incidencia; dirigir la serie de haces desviados
por los medios de desviación sobre una superficie a escanear por
los medios ópticos de escaneado; y ajustar la sincronización de una
posición de inicio de escaneado de la serie de haces que inciden
sobre la superficie a escanear utilizando una señal sincronizada
obtenida mediante medios de detección de sincronismo para detectar
una parte de la serie de haces que inciden sobre la superficie a
escanear, en el que una fuente de luz que incluye uno o más de la
serie de puntos de emisión de luz de los medios de fuente de luz y
un dispositivo de detección de sincronismo que constituye los medios
de detección de sincronismo están dispuestos en el mismo sustrato,
un elemento óptico que constituye los medios de detección de
sincronismo y que gira en sincronismo con el sustrato está dispuesto
en un lado de incidencia de luz del dispositivo de detección de
sincronismo, y un intervalo de escaneado de la serie de haces, que
inciden sobre la superficie a escanear, en una dirección de
subescaneado se ajusta girando el sustrato en una superficie
perpendicular con respecto a una dirección del eje óptico de los
medios ópticos de incidencia.
A continuación se describirán varias
realizaciones de la invención, solamente a título de ejemplo,
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección, del
escaneado principal de la realización 1 de la presente
invención.
Las figuras 2A y 2B muestran una fuente de luz y
un dispositivo de detección de sincronismo dispuestos en un mismo
sustrato en la realización 1 de la presente invención.
Las figuras 3A y 3B son vistas en sección de las
partes esenciales de un sistema óptico que forma la parte principal
de los medios de detección de sincronismo en la realización 1 de la
presente invención.
La figura 4 es una vista en sección, del
escaneado principal de la realización 2 de la presente
invención.
La figura 5 es una vista en sección, de
subescaneado que muestra un ejemplo de la configuración de un
dispositivo de formación de imágenes (impresora electrofotográfica)
que utiliza el dispositivo óptico de escaneado de una realización
de la presente invención.
La figura 6 es una vista en sección del
escaneado principal de un dispositivo óptico de escaneado
convencional.
La figura 7 muestra la relación de posición
entre una serie de partes de emisión de luz.
La figura 8 muestra la relación de posición
entre una serie de partes de emisión de luz.
La figura 9 muestra la relación de posición
entre unos medios de fuente de luz y un dispositivo de detección de
sincronismo.
Realización
1
La figura 1 es una vista en sección de las
partes esenciales de la realización 1 de la presente invención en
la dirección de escaneado principal (vista en sección de escaneado
principal).
En la presente descripción, la dirección en la
que un haz (haz de luz) es reflejado y desviado (desviado y
escaneado) por medios de desviación se define como dirección de
escaneado principal, y una dirección ortogonal con respecto al eje
óptico de los medios ópticos de escaneado y a la dirección de
escaneado principal se define como dirección de subescaneado.
En la figura 1, el numeral de referencia (1)
indica unos medios de fuente de luz que comprenden un láser
multi-semiconductor (fuente de luz) que tiene dos
puntos de emisión de luz (1A) y (1B). Los dos puntos de emisión de
luz (1A) y (1B) están dispuestos separados con respecto a la
dirección de escaneado principal y a la dirección de
subescaneado.
El numeral de referencia (2) indica una lente
colimadora que regula los haces emitidos desde los medios de fuente
de luz (1) según un ángulo de amplitud deseado. Los haces regulados
por la lente colimadora (2) pueden adoptar la forma de haces
convergentes, haces divergentes o haces sustancialmente paralelos
según las necesidades, aunque en la presente descripción, a efectos
de simplicidad de la descripción, los mismos serán haces
sustancialmente paralelos.
El numeral de referencia (4) indica una lente
cilíndrica que tiene un poder de refracción predeterminado solamente
en la dirección de subescaneado, y converge los haces
sustancialmente paralelos regulados por la lente colimadora (2) en
la dirección de subescaneado, cerca de la superficie de desviación
(5c) de un espejo poligonal (5) que se describirá a continuación
(imágenes lineales a lo largo de la dirección de escaneado
principal). Los puntos de convergencia de los haces emitidos desde
el punto de emisión de luz (1A) y el punto de emisión de luz (1B)
de los medios de fuente de luz (1) cerca de la superficie de
desviación (5c) son representados con un ligero intervalo entre los
mismos en la dirección de subescaneado. Como es sabido, esto se debe
a que el láser multi-semiconductor (1), que es la
fuente de luz, gira con respecto al eje óptico y está dispuesto en
un intervalo considerado con una ampliación de escaneado de un
sistema de lentes f\theta (6), de modo que los dos haces pueden
quedar representados en una superficie (7) a escanear con un
intervalo de escaneado entre los mismos en la dirección de
subescaneado.
Cada una de las lentes colimadoras (2), las
lentes cilíndricas (4), etc. constituyen un elemento de los medios
ópticos de incidencia (21).
El numeral de referencia (3) indica un tope de
apertura que conforma los dos haces que salen de la lente cilíndrica
(4) con una forma de haz óptima deseada. En la presente
realización, el tope de apertura (3) está dispuesto en una posición
cercana al espejo poligonal (5), es decir, inmediatamente antes de
la incidencia sobre la superficie de desviación (5c), de modo que
la falta de coincidencia entre los haces sobre la superficie de
desviación (5c) se reduce de manera que no se crea una diferencia en
el grado de ocurrencia de aberraciones entre líneas de
escaneado.
El numeral de referencia (5) indica un elemento
de desviación de luz como medios de desviación que comprende, por
ejemplo, un espejo poligonal giratorio, que gira a una velocidad
constante en la dirección de la flecha (5b) mediante unos medios de
accionamiento (no mostrados) tales como un motor.
El numeral de referencia (6) indica unos medios
ópticos de escaneado (sistema de lentes f\theta) que tienen una
función de concentración y características f\theta, y que tienen
una primera y una segunda lentes de escaneado (6a) y (6b) (lentes
f\theta), presentando dichas dos lentes de escaneado (6a) y (6b)
formas que difieren en la sección de escaneado principal, en el
mismo plano que las líneas de escaneado y en la sección de
subescaneado, en una dirección perpendicular con respecto al
mismo.
En lo que respecta al sistema de lentes
f\theta (6), la primera y la segunda lentes f\theta (6a) y (6b)
están formadas por superficies asféricas, de modo que es posible
obtener imágenes de buena calidad en la sección de escaneado
principal, con un tamaño de imagen que se corresponde con el ángulo
de incidencia \theta en el sistema de lentes f\theta (6)
formado por el giro del espejo poligonal (5). Asimismo, en la
sección de subescaneado, la energía se distribuye de modo que los
haces que han convergido cerca de la superficie de desviación (5c)
del espejo poligonal (5) pueden quedar conformados como puntos en la
superficie (7) a escanear, tal como se muestra en la figura 1, y la
forma de la segunda lente f\theta (6b) es tal que la curvatura de
la misma difiere a lo largo de la dirección de escaneado principal,
y la calidad de imágenes obtenidas se mantiene hasta la periferia
del ángulo de campo.
Además, según las necesidades, como mínimo una
de la primera y segunda lentes f\theta (6a) y (6b) puede ser
excéntrica con respecto al eje óptico (L), desplazándola o
inclinándola, o el propio sistema de lentes f\theta (6) puede ser
asimétrico en una dirección a lo largo de la dirección de escaneado
principal, de modo que sea posible obtener imágenes en
correspondencia con los ángulos de vista más extremos que difieren
en los lados opuestos en la dirección de escaneado principal.
Asimismo, el sistema de lentes f\theta (6)
hace que los dos haces desviados por el espejo poligonal (5) queden
representados como formas puntuales en una superficie de tambor
fotosensible (7), formándose de este modo dos líneas de escaneado.
Además, el sistema de lentes f\theta (6) tiene una función de
corrección de inclinación que hace que la zona cercana a la
superficie de desviación (5a) del espejo poligonal (5) y la zona
cercana a la superficie del tambor fotosensible (7) se combinen
entre sí en la sección de subescaneado.
La superficie de tambor fotosensible (7) como
superficie a escanear se dispone al mismo tiempo que se desplaza
con respecto al eje óptico (L) del sistema de lentes f\theta (6),
de modo que los haces pueden incidir en la dirección de
subescaneado formando un ángulo (\alpha) con respecto a dicho eje
óptico (L). Esto sirve para evitar, incluso cuando se crea luz de
retorno desde la superficie de tambor fotosensible (7), que dicha
luz de retorno siga su trayectoria óptica original y retorne a la
fuente de luz (1).
El numeral de referencia (10) indica un sistema
óptico de detección de sincronismo (lente BD) que provoca que los
haces desviados por el espejo poligonal (5) se concentren en la
sección de escaneado principal con respecto a un ranura (13) que se
describirá más adelante y que pasan a ser haces sustancialmente
paralelos en la sección de subescaneado. Es decir, el sistema
óptico de detección de sincronismo (10) escanea la superficie de la
ranura (13) que se describirá a continuación en la sección de
escaneado principal, y hace que la superficie de desviación (5c)
del espejo poligonal (5) y la superficie de la ranura (13) se
combinen sustancialmente entre sí en la sección de subescaneado, de
modo que realiza la función de corrección de inclinación de la
superficie del espejo poligonal (sistema de corrección de
inclinación de superficie). Además, el sistema óptico de detección
de sincronismo (10) comprende una estructura independiente de un
sustrato (11).
El numeral de referencia (8) indica unos medios
de detección de sincronismo que tienen una ranura (13) (ranura BD)
para limitar el haz incidente, un elemento óptico de detección de
sincronismo (12) (lente de detección de sincronismo) y un
dispositivo de detección de sincronismo (9) (detector BD), y ajustan
la sincronización de la posición de inicio de escaneado de la
grabación de imágenes en la superficie de tambor fotosensible (7)
mediante la utilización de una señal de sincronización (señal BD)
obtenida mediante la detección por parte del dispositivo de
detección de sincronismo (9).
La ranura (13) está dispuesta en las posiciones
de concentración de los haces que pasan a través del sistema óptico
de detección de sincronismo (10) en la sección de escaneado
principal o cerca de las mismas, y comprende una ranura rectangular
que es una abertura a lo largo de la dirección de subescaneado, y
tiene una configuración en la que el sustrato (11) gira tal como se
describirá a continuación, girando dicha ranura (13) en sincronismo
con el mismo.
En la presente realización, el giro de dicha
ranura (13) está sincronizado con el giro del sustrato (11), de
modo que se lleva a cabo una detección de sincronismo (detección BD)
de mayor precisión.
Un elemento óptico de detección de sincronismo
(12) tiene longitudes focales independientes en la sección de
escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, y está conformado de modo que las posiciones de
concentración de los haces que pasan a través de dicho elemento
óptico (12) no coinciden entre sí en dicha sección de escaneado
principal y en dicha sección de subescaneado. Es decir, el elemento
óptico (12) difiere en la energía en la sección de escaneado
principal y en la energía en la sección de subescaneado.
En la presente realización, la fuente de luz (1)
y el dispositivo de detección de sincronismo (9) están dispuestos
en un mismo sustrato (11). El sustrato (11) está diseñado para poder
girar con respecto a la posición centroidal del punto de emisión de
luz de la fuente de luz (1) (en este caso, la posición centroidal se
refiere a una posición en la mitad de la distancia desde un extremo
hasta el otro extremo del punto de emisión de luz) o cerca de la
misma, en un plano perpendicular con respecto a la dirección del eje
óptico (4a) de los medios ópticos de incidencia (21), y los haces
que inciden en el dispositivo de detección de sincronismo (9) están
adaptados para adoptar una forma a lo largo de la dirección de
subescaneado. Asimismo, el elemento óptico (12) está fijado a una
parte de un cuerpo envolvente (15) realizado de manera integral con
el sustrato (11). El elemento óptico (12) puede estar realizado
independientemente con respecto al sustrato (11).
En la presente realización, los dos haces de luz
modulados y emitidos desde el láser
multi-semiconductor (1) según la información de la
imagen se convierten en haces sustancialmente paralelos mediante la
lente colimadora (2), y entran en la lente cilíndrica (4). De los
haces que han entrado en la lente cilíndrica (4), el haz en la
sección de escaneado principal sale intacto y pasa a través del tope
de apertura (3) (es parcialmente interceptado). Asimismo, en la
sección de subescaneado, el haz converge y pasa a través del tope de
apertura (3) (es parcialmente interceptado) y es representado como
una imagen sustancialmente lineal (una imagen lineal a lo largo de
la dirección de escaneado principal) en la superficie de desviación
(5c) del espejo poligonal (5). Los dos haces reflejados y desviados
por la superficie de desviación (5c) del espejo poligonal (5) quedan
representados en una forma puntual en la superficie de tambor
fotosensible (7) por los medios ópticos de escaneado (6), y son
escaneados a la misma velocidad en dicha superficie de tambor
fotosensible (7) en la dirección de la flecha (7b) (dirección de
escaneado principal) haciendo girar el espejo poligonal (5) en la
dirección de la flecha (5b). De este modo se forman dos líneas de
escaneado a la vez en la superficie de tambor fotosensible (7), que
es un medio de grabación, y se realiza la grabación de la
imagen.
En este caso, a efectos de ajustar la
sincronización de la posición de inicio de escaneado en la
superficie de tambor fotosensible (7) antes de que dicha superficie
de tambor fotosensible (7) sea escaneada mediante luz, parte de los
dos haces reflejados y desviados por el espejo poligonal (5) se
concentra en la superficie de la ranura (13) mediante el sistema
óptico de detección de sincronismo (10), y a continuación son
dirigidos hacia el dispositivo de detección de sincronismo (9) a
través del elemento óptico (12). Mediante la utilización de una
señal de sincronización (señal BD) obtenida a través de la detección
de la señal de salida del dispositivo de detección de sincronismo
(9), se ajusta la sincronización de la posición de inicio de
escaneado de la grabación de imágenes en la superficie de tambor
fotosensible (7) para cada haz BD.
Aunque la figura 1 muestra un dispositivo óptico
de escaneado de dos haces que utiliza dos puntos de emisión de luz
para simplificar la ilustración, también pueden utilizarse tres o
más puntos de emisión de luz.
A continuación se describirán las
características de la presente realización, haciendo referencia a
las figuras 2A y 2B.
La figura 2A muestra el estado antes del ajuste
inmediatamente posterior al montaje de la fuente de luz (1) y el
dispositivo de detección de sincronismo (9) en un mismo sustrato
(11), y la figura 2B muestra el mismo estado después del ajuste
(después de que el sustrato (11) ha girado con respecto a la
posición centroidal de los dos puntos de emisión de luz (1A) y (1B)
de la fuente de luz (1) o cerca de la misma).
Parte de los dos haces emitidos desde la fuente
de luz (1) se dirige hacia el dispositivo de detección de
sincronismo (9) mediante el sistema óptico de detección de
sincronismo (10), a través del espejo poligonal (5), aunque se
aplica energía en el interior de la sección de escaneado principal
de dicho sistema óptico de detección de sincronismo (10), de modo
que una parte de los haces desviados por la superficie de desviación
(5c) del espejo poligonal (5) puede ser representada en la
superficie de la ranura (13), a efectos de transformarse en un haz
sustancialmente paralelo, y en la sección de subescaneado, se aplica
energía ajustada al punto de concentración del haz, cerca de la
superficie de desviación (5c) del espejo poligonal (5).
Dado que, tal como se ha descrito en lo
anterior, se aplica energía en el interior de la sección de
escaneado principal de modo que el haz puede ser representado en la
superficie de la ranura (13), dicho haz se transforma en un haz con
una forma a lo largo de la dirección de subescaneado en la
superficie de dicha ranura (13).
La ranura (13) sirve para limitar o controlar la
incidencia de los haces en el dispositivo de detección de
sincronismo (9) al llevar a cabo la detección de sincronismo, y se
genera una señal de detección de sincronismo (señal BD) en un
instante en el que los haces interceptados por la ranura (13) han
pasado al dispositivo de detección de sincronismo (9) a través de
dicha ranura (13). Mediante la utilización de esta señal, la
sincronización de la escritura en la superficie a escanear se
determina en un circuito de detección de sincronismo (no mostrado).
Los haces que han pasado a través de la ranura (13) inciden en el
elemento óptico (12) para dirigir dichos haces hacia el dispositivo
de detección de sincronismo (9) situado inmediatamente detrás del
mismo.
Este elemento óptico (12) está formado por
resina óptica, y tiene longitudes focales independientes en la
sección de escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, tal como se ha descrito anteriormente, y comprende
una lente tórica (lente toroidal) en la que las posiciones de
concentración de los haces que pasan a través del elemento óptico
(12) no coinciden entre sí en la sección de escaneado principal y en
la sección de subescaneado, y está conformado de manera integral
con el sustrato (11) en un estado en el que está incorporado en un
elemento óptico cilíndrico fijado a dicho sustrato (11) y ha sido
ajustado con respecto al dispositivo de detección de sincronismo (9)
en el sustrato (11).
Además, el elemento óptico (12) actúa en la
sección de escaneado principal como lente de relé del sistema
combinado de la ranura (13) y el dispositivo de detección de
sincronismo (9), y dirige los haces en la superficie de la ranura
(13) hacia dicho dispositivo de detección de sincronismo (9), y en
la sección de subescaneado tiene la función de lente de
concentración para representar los haces del dispositivo de
detección de sincronismo (9), ya que dichos haces pasan a través de
la ranura (13) como haces paralelos.
Asimismo, este elemento óptico (12) tiene una o
más superficies asféricas que tienen curvaturas diferentes en la
sección de escaneado principal y en la sección de subescaneado, de
modo que puede ser conformado como un elemento óptico de gran
precisión que puede funcionar con disposiciones más pequeñas.
Además, el mismo permite obtener un grado de libertad en todo el
sistema y presenta una forma óptima en las secciones de escaneado
principal y de subescaneado, pudiendo mantener de este modo el
estado de concentración correctamente.
Además, el elemento óptico (12) incluye una o
más superficies de difracción, y como dicho elemento óptico (12) se
utiliza un material óptico del tipo de distribución de índice de
refracción en el que las superficies de incidencia y emergencia
forman superficies planas, de modo que resulta posible realizar un
elemento óptico con una configuración de superficie plana, pudiendo
simplificarse su estructura para su disposición.
Cuando una superficie del elemento óptico (12)
descrito anteriormente está conformada como una superficie plana
con un ángulo con respecto al eje óptico si, por ejemplo, el
dispositivo de detección de sincronismo queda dispuesto inclinado
con respecto al eje óptico, los haces inciden en el dispositivo de
detección de sincronismo y quedan representados en el mismo de
manera oblicua y en comparación con un caso en el que los haces
inciden de manera perpendicular con respecto al mismo, la forma
puntual representada empeorará. Normalmente, el dispositivo de
detección de sincronismo está dotado de un vidrio de cubierta
protector y, por lo tanto, a efectos de evitar luz de retorno
procedente de dicho vidrio de cubierta, dicho dispositivo de
detección de sincronismo se inclina en ocasiones ligeramente con
respecto al eje óptico, aunque un grado de inclinación superior al
necesario deterioraría la forma puntual.
Por lo tanto, en la presente realización, el
elemento óptico con la configuración de superficie plana descrita
anteriormente se utiliza como elemento óptico (12) para corregir y
cambiar la trayectoria óptica, de modo que es posible hacer que los
haces incidan en el dispositivo de detección de sincronismo (9) con
un ángulo de incidencia más adecuado.
En años recientes, la utilización de resina
óptica ha facilitado la conformación de superficies de difracción,
y si dicha superficie de difracción se utiliza en el elemento óptico
de detección de sincronismo (12), resulta posible realizar una
lente con una longitud focal corta y con una curvatura que tiende a
ser pronunciada a partir de una superficie sustancialmente plana, y
si el elemento óptico (12) se realiza mediante la utilización de un
material óptico del tipo de distribución de índice de refracción,
sus superficies de incidencia y de emergencia pueden realizarse a
partir de superficies planas como la superficie de difracción, lo
que permite que el mecanismo y la disposición del mismo puedan ser
más simples.
Asimismo, el elemento óptico (12) está formado
por una superficie que tiene características de concentración o de
divergencia y una superficie plana inclinada con la dirección de
escaneado principal como eje, de modo que cuando el sustrato (11) y
el eje óptico de detección de sincronismo no son ortogonales entre
sí, dicho eje óptico puede orientarse adicionalmente en una
dirección ortogonal, lo cual permite una mejora adicional en la
precisión.
Resulta posible ajustar el intervalo de paso
entre las líneas de escaneado en la superficie a escanear cambiando
el intervalo entre una serie de puntos de emisión de luz y, de
manera específica, es posible hacer girar una fuente de luz con una
serie de puntos de emisión de luz para hacer que el intervalo
aparente en la dirección de subescaneado sea variable.
Normalmente, en el caso de una fuente de luz con
una serie de elementos de emisión de luz, si la disposición de los
mismos es tal que quedan dispuestos en una dirección a lo largo de
la dirección de subescaneado, el intervalo entre los mismos se
determinará y dispondrá en la superficie a escanear por la
ampliación de imagen en la dirección de subescaneado que comprende
los medios ópticos de incidencia del lado de incidencia y los
medios ópticos de escaneado, tales como una lente f\theta.
No obstante, en el caso de una disposición de
este tipo, por ejemplo, en el caso de una fuente de luz en la que
los dos puntos de emisión de luz (1A) y (1B) tienen un intervalo de
100 \mum entre los mismos, el intervalo de línea de escaneado a
600 ppp es 42,3 \mum y, por lo tanto, la ampliación de imagen de
la misma es 0,423 veces.
Esto constituye una ampliación de reducción y,
de este modo, la lente f\theta se dispone en una dirección
separada con respecto al espejo poligonal y, por lo tanto, dicha
lente f\theta requiere un tamaño similar al de la zona de
escaneado, lo que provoca un aumento del tamaño del dispositivo que
no resulta preferente.
Es preferente un sistema de ampliación para
conseguir un diámetro más pequeño de la lente f\theta, aunque en
este caso, si la serie de puntos de emisión de luz están dispuestos
a lo largo de la dirección de subescaneado, el intervalo original
entre dichos puntos de emisión de luz debe reducirse con respecto al
intervalo de escaneado, existiendo pocos láseres semiconductores
disponibles comercialmente que funcionen con dichas características,
lo que aumentaría los costes para realizar un nuevo revelado de un
láser semiconductor que funcione bajo dichos requisitos.
El intervalo entre los haces (líneas de
escaneado) en la superficie a escanear es demasiado grande, tal como
se ha descrito anteriormente y, por lo tanto, un dispositivo óptico
de escaneado utiliza una técnica que consiste en disponer una
fuente de luz en un estado en el que ha girado un ángulo determinado
desde una dirección a lo largo de la dirección de subescaneado.
Además, en la presente realización, con la
posición intermedia (1c) (posición centroidal) de los dos puntos de
emisión de luz (1A) y (1B) dispuesta en el sustrato (11) como el
centro de giro según el eje óptico (4a), la fuente de luz está
montada en el sustrato (11) en un estado en el que ha girado un
ángulo requerido desde la ampliación de imagen en la dirección de
subescaneado, de modo que el paso de línea de escaneado en la
superficie (7) a escanear puede ser 42,3 \mum para una resolución
necesaria, es decir, 600 ppp.
En realidad, sucede que debido a errores de
mecanización o errores en el montaje de piezas o a la desviación de
la posición de concentración producida por las aberraciones, la
fuente de luz no queda dispuesta en la posición de diseño, sino que
el intervalo de paso se desvía. Para ajustarlo, es necesaria una
técnica para girar la fuente de luz montada en el sustrato
conjuntamente con el mismo y ajustarla de manera precisa.
En una construcción como la de la presente
realización, es decir, en una construcción en la que la fuente de
luz (1) y el dispositivo de detección de sincronismo (9) son
integrales entre sí y con el mismo sustrato (11), dicho dispositivo
de detección de sincronismo (9) también gira con el mismo ángulo y
en la misma dirección que dicha fuente de luz.
En esta situación, cuando el centro del láser
multi)semiconductor (1), que es la fuente de luz, se
selecciona como centro de giro y dicho láser (1) gira con la
dirección del eje óptico como eje, los puntos de emisión de luz
cambian en el intervalo entre los mismos, en la dirección de
subescaneado, según el giro, aunque si este estado continúa, existe
la posibilidad de que, tal como se muestra en la figura 2B, el
estado de los haces cambie de (G) a (H) y dichos haces se desvíen
con respecto al dispositivo de detección de sincronismo (9) y
resulte imposible realizar una detección de sincronismo
correcta.
No obstante, según la presente realización, tal
como se muestra en las figuras 3A y 3B, los haces son haces
sustancialmente paralelos con respecto al interior de la sección de
subescaneado y, por lo tanto, incluso si el sustrato (11) gira
conjuntamente con el elemento óptico (12), los haces sustancialmente
paralelos inciden sin cambios en el elemento óptico (12), y dichos
haces pueden concentrarse en el eje óptico del elemento óptico
(12), es decir, en el dispositivo de detección de sincronismo (9).
Incluso en el caso en el que los haces sustancialmente paralelos
presenten un ángulo, esto seguirá sucediendo si el dispositivo de
detección de sincronismo (9) está dispuesto en el punto de
concentración de los haces.
Tal como se ha descrito anteriormente, en la
presente realización, incluso si el sustrato (11) gira, los haces
no se desvían con respecto al dispositivo de detección de
sincronismo (9) y no se produce ningún cambio en la cantidad de luz
debido al giro y, de este modo, puede llevarse a cabo una detección
de sincronismo estable.
Además, en la presente realización, cuando la
longitud focal del elemento óptico (12) en la dirección de
subescaneado está definida como f, y la distancia desde la ranura
(13) hasta el dispositivo de detección de sincronismo (9) está
definida como W, y el diámetro efectivo del elemento óptico (12)
está definido como D, y la distancia en el sustrato (11) desde un
centro de giro de dicho sustrato (11) hasta el dispositivo de
detección de sincronismo (9) está definida como d, y la ampliación
general de los haces emitidos desde los medios de fuente de luz (1)
en la dirección de subescaneado hasta que llegan al dispositivo de
detección de sincronismo (9) está definida como m, y el ángulo de
giro del sustrato (11) está definido como \theta, se cumplen una o
más de las condiciones
- 0,6f < W < 0,9f
- ... (1)
- 2d\cdottan\theta (1-m) < D.
- ... (2)
La expresión condicional (1), cuando los haces
para la detección de sincronismo (haces BD) inciden como haces
convergentes en la ranura (13) en la sección de subescaneado
mediante el sistema óptico de detección de sincronismo (10),
muestra un intervalo preferente en la precisión de la detección del
mismo. Si se excede el valor límite más bajo de la expresión
condicional (1), el dispositivo de detección de sincronismo (9) se
aproximará demasiado al elemento óptico (12) y se verá afectado por
el movimiento de los haces durante el giro, y dichos haces se
desviarán y resultará imposible detectar de manera correcta los
haces a detectar, lo cual no resulta positivo. Asimismo, si se
excede el valor límite más alto de la expresión condicional (1), el
estado de incidencia de los haces en el dispositivo de detección de
sincronismo (9) pasará a ser malo y, de manera específica, provocará
un fenómeno en el que los haces discurren hacia una posición que
excede el intervalo efectivo del dispositivo de detección de
sincronismo (9), o en el que la precisión de posición del sistema
óptico de detección de sincronismo (10) pasa a ser estricta, lo cual
no resulta positivo.
La expresión condicional (2) sirve para evitar
que los haces se desvíen con respecto al elemento óptico (12) antes
del dispositivo de detección de sincronismo cuando el sustrato (11)
gira. La longitud focal, el ángulo de giro, etc. del elemento
óptico (12) ajustado según dicha expresión condicional (2) se
cumplen, de modo que siempre puede llevarse a cabo una detección de
sincronismo estable. Si no se cumple la expresión condicional (2),
los haces pueden exceder el diámetro del elemento óptico (12), lo
cual no resulta positivo.
En la presente realización, cada elemento se
ajusta de modo que cumple como mínimo la expresión condicional (2)
de las expresiones condicionales (1) y (2) mencionadas
anteriormente.
Es decir, en la presente realización, la
ampliación de subescaneado m en el sistema en cuestión en la
detección de sincronismo se ajustó a 0,42 veces, el diámetro
efectivo D del elemento óptico se ajustó a \diameter4 mm, la
distancia d desde el centro de giro del sustrato (11) hasta el
dispositivo de detección de sincronismo se ajustó a 30 mm, y el
ángulo de giro \theta se ajustó a 2,2. En este caso, el valor del
lado izquierdo calculado a partir de la expresión condicional (2)
es 1,34 mm, y cumple dicha expresión condicional (2). En la
presente realización, el ángulo de giro \theta se ajusta dentro de
un intervalo hasta un máximo de 6,5, de modo que es posible obtener
una buena detección de sincronismo, y resulta suficiente como
cantidad de ajuste.
Aunque en la presente realización el giro del
sustrato (11) se lleva a cabo en un plano perpendicular con
respecto al eje óptico (4a), dicho sustrato (11) puede girar en un
plano que contiene la superficie de detección de sincronismo si la
superficie de detección del dispositivo de detección de sincronismo
(9) no es una superficie paralela con respecto al sustrato (11) o
no está situada en paralelo con respecto a dicho sustrato (11).
Realización
2
La figura 4 es una vista en sección de partes
esenciales de la realización 2 de la presente invención en la
dirección de escaneado principal (vista en sección de escaneado
principal). En la figura 4, los mismos elementos que los elementos
mostrados en la figura 1 se han indicado mediante los mismos
caracteres de referencia.
La diferencia entre la presente realización y la
realización 1 descrita anteriormente es que los haces para la
detección de sincronismo (haces BD) se concentran en la superficie
de la ranura (13) en la sección de escaneado principal y en la
sección de subescaneado mediante un sistema óptico de detección de
sincronismo (14) y, en los otros aspectos, la configuración y
acción óptica de la presente realización son sustancialmente
similares a las de la realización 1, de modo que se obtiene un
efecto similar.
Es decir, en la presente realización, se
disponen medios ópticos de incidencia similares a los de la
realización 1 descrita anteriormente, y los haces que convergen en
la dirección de subescaneado cerca de la superficie de desviación
(5c) del espejo poligonal (5) mediante la lente cilíndrica (4) son
transmitidos en la trayectoria óptica de detección de sincronismo
por el sistema óptico de detección de sincronismo (14), y quedan
concentrados a la vez en la superficie de la ranura (13) en las
secciones de escaneado principal y de subescaneado. Esto sirve para
evitar que la inclinación de la superficie de desviación (5c) del
espejo poligonal (5) afecte a la detección de sincronismo, y la
superficie de desviación (5c) del espejo poligonal (5) y la ranura
(13) se ajustan en una relación combinada de un sistema de
corrección de la inclinación de la superficie.
Es decir, la presente realización tiene una
configuración en la que la energía del sistema óptico de detección
de sincronismo (14), en la sección de escaneado principal, es la de
una lente de concentración para la ranura (13) y, en la sección de
subescaneado, es la de una lente de relé para hacer que la
superficie de desviación (5c) y la ranura (13) se combinen entre
sí.
En la presente realización, los haces que han
convergido en la superficie de la ranura (13) son dirigidos hacia
el dispositivo de detección de sincronismo (9) mediante el elemento
óptico (12), y en esta realización, cada elemento está ajustado a
efectos de cumplir como mínimo una expresión condicional (1) de las
expresiones condicionales (1) y (2) mencionadas anteriormente,
realizándose de este modo una buena detección de sincronismo.
Es decir, en la presente realización, cuando se
utiliza una lente única con una longitud focal f de 18 mm como
elemento óptico (12), y la distancia W desde la ranura (13) hasta el
dispositivo de detección de sincronismo (9) se ajusta a 14,7 mm, el
diámetro de haz en la superficie de detección es 0,3\diameter, y
la distancia W en la expresión condicional (1) es 0,82f, e incluso
cuando la luz gira 5 grados conjuntamente con el sustrato y se
ajusta de este modo, solamente es necesario un movimiento del orden
de 3 mm con respecto a la superficie de detección de sincronismo y,
por lo tanto, los haces no se desvían con respecto a la superficie
de detección, pudiendo llevarse a cabo una detección de sincronismo
estable.
Cada una de las realizaciones descritas
anteriormente está diseñada para cumplir una de las expresiones
condicionales (1) y (2) mencionadas anteriormente aunque, por
supuesto, si cada una de las mismas está diseñada para cumplir
ambas expresiones condicionales, puede llevarse a cabo una detección
de sincronismo más estable.
Aunque hasta este momento se ha mostrado una
realización que utiliza un láser semiconductor (fuente de luz) con
una serie de puntos de emisión de luz, es posible realizar el ajuste
mediante una configuración similar, incluso cuando se yuxtaponen
una serie de láseres semiconductores en el sustrato para su
utilización. En este caso, podrá observarse que un punto de emisión
de luz se sustituye por un láser semiconductor, de modo que resulta
fácil obtener una configuración similar.
Cuando se utiliza una serie de láseres
semiconductores, existe una técnica que consiste en utilizar un
sistema óptico de combinación para combinar trayectorias ópticas
mediante el uso de un espejo, o disponer una serie de láseres
semiconductores en un sustrato, y hacer que los mismos emitan luces
con ángulos diferentes hacia la superficie de desviación, aunque en
cualquier caso, si se utiliza el giro al ajustar el intervalo de
paso en la dirección de subescaneado, el ajuste puede realizarse
fácilmente mediante la estructura de la presente invención.
Asimismo, aunque en la presente realización los
medios de fuente de luz comprenden un láser
multi-semiconductor que tiene una serie de puntos
de emisión de luz, la presente invención puede ser aplicada como la
realización 1 incluso si los medios de fuente de luz comprenden un
láser semiconductor (fuente de luz) con un único punto de emisión
de luz. En este caso, el sustrato en el que están dispuestos la
fuente de luz y el dispositivo de detección de sincronismo puede
girar con la posición de la fuente de luz o un punto cercano a la
misma como centro de giro.
Además, en la presente invención, sin la
utilización de la lente colimadora (2) y la lente cilíndrica (4) o
similares, los haces de los medios de fuente de luz (1) pueden ser
dirigidos directamente al espejo poligonal (5) por medio del tope de
apertura (3).
Asimismo, aunque en la presente realización los
medios ópticos de escaneado comprenden dos lentes, esto no tiene
carácter limitativo, sino que dichos medios ópticos de escaneado
pueden comprender, por ejemplo, una única lente o tres o más
lentes.
La figura 5 es una vista en sección de las
partes esenciales en la sección de subescaneado, que muestra una
realización de un dispositivo de formación de imágenes (impresora
electrofotográfica) que utiliza el dispositivo óptico de escaneado
de las realizaciones 1 ó 2 descritas anteriormente. En la figura 5,
el numeral de referencia (104) indica el dispositivo de formación
de imágenes. Unos datos de código (Dc) se introducen desde un
dispositivo externo (117), tal como un ordenador personal, en dicho
dispositivo de formación de imágenes (104). Dichos códigos de datos
(Dc) se convierten en datos de imagen (Di) (datos de puntos)
mediante un controlador de impresora (111) en el dispositivo.
Dichos datos de imagen (Di) se introducen en una unidad de escaneado
de luz (100) que tiene la configuración mostrada en cada una de las
realizaciones 1 y 2. Un haz de luz (103) (haz) modulado según los
datos de imagen (Di) es emitido desde la unidad de escaneado de luz
(100) (dispositivo óptico de escaneado), y la superficie
fotosensible de un tambor fotosensible (101) es escaneada en la
dirección de escaneado principal por el haz de luz (103).
El tambor fotosensible (101), que es un cuerpo
de soporte de imagen latente electrostática (cuerpo fotosensible),
es accionado en la dirección de las agujas del reloj por un motor
(115). Con este giro, la superficie fotosensible del tambor
fotosensible (101) se mueve con respecto al haz de luz (103) en la
dirección de subescaneado ortogonal a la dirección de escaneado
principal. Sobre el tambor fotosensible (101) está dispuesto un
rodillo de carga (102) para cargar de manera uniforme la superficie
de dicho tambor (101), entrando en contacto con dicha superficie
del tambor fotosensible. El haz de luz (103) escaneado por la unidad
de escaneado de luz (100) se aplica en la superficie del tambor
fotosensible (101) cargado mediante el rodillo de carga (102).
Tal como se ha descrito previamente, el haz de
luz (103) se modula basándose en los datos de imagen (Di), y dicho
haz de luz (103) se aplica en la superficie del tambor fotosensible
(101) para formar una imagen latente electrostática en el mismo.
Esta imagen latente electrostática se revela como una imagen de
tóner mediante un dispositivo de revelado (107) dispuesto de modo
que se apoya contra el tambor fotosensible (101) a continuación de
la posición aplicada del haz de luz (103) en la sección de giro de
dicho tambor fotosensible (101).
La imagen de tóner revelada por el dispositivo
de revelado (107) se transfiere a una hoja (112) que es un material
de transferencia mediante un rodillo de transferencia (108)
(dispositivo de transferencia) dispuesto debajo del tambor
fotosensible (101) a efectos de quedar dispuesto en oposición con
respecto a dicho tambor fotosensible (101). La hoja (112) se
almacena en una caja de hojas (109) situada más adelante (en la
parte derecha, según muestra la figura 5) con respecto al tambor
fotosensible (101), y puede ser suministrada manualmente. Un
rodillo de suministro de hoja (110) está dispuesto en una parte
extrema de la caja de hojas (109) y suministra las hojas (112) de
dicha caja de hojas (109) una a una hacia una trayectoria de
transporte.
La hoja (112) a la que se ha transferido la
imagen de tóner no fijada de la manera descrita anteriormente es
transportada hacia un dispositivo de fijación situado más atrás (en
la parte izquierda, según muestra la figura 5) con respecto al
tambor fotosensible (101). El dispositivo de fijación comprende un
rodillo de fijación (113) que tiene un calentador de fijación (no
mostrado) dispuesto en el mismo y un rodillo de presión (114)
dispuesto a efectos de entrar en contacto a presión con dicho
rodillo de fijación (113), y calienta la hoja (112) transportada
hacia el mismo desde la parte de transferencia mientras la presiona
mediante la parte de contacto a presión entre dicho rodillo de
fijación (113) y dicho rodillo de presión (114), para fijar de este
modo la imagen de tóner no fijada en la hoja (112). Además, unos
rodillos de descarga de hoja (116) están dispuestos más atrás con
respecto al rodillo de fijación (113), y descargan la hoja fijada
(112) extrayéndola del dispositivo de formación de imágenes.
Aunque no se muestra en la figura 5, el
controlador de impresora (111) no lleva a cabo solamente la
conversión de datos descrita anteriormente, sino también el control
de diversas partes, incluyendo el motor (115) del dispositivo de
formación de imágenes y un motor de polígono o similar en la unidad
de escaneado de luz (100).
Según la presente invención, resulta posible
obtener un dispositivo óptico de escaneado en el que, tal como se
ha descrito previamente, una fuente de luz y un dispositivo de
detección de sincronismo están dispuestos en un mismo sustrato, y
en el que la relación de posición óptica entre los mismos puede
mantenerse correctamente y se cumple como mínimo una de las
expresiones condicionales de modo que resulta posible realizar una
detección de sincronismo de gran precisión mediante una simple
alineación, pudiendo funcionar adecuadamente como dispositivo de
detección de sincronismo de gran precisión para conformar
dispositivos ópticos de escaneado de mayor densidad y de gran
rendimiento y dispositivos de formación de imágenes en el futuro,
así como obtener un dispositivo de formación de imágenes que utiliza
dicho dispositivo.
Además, resulta posible obtener un dispositivo
óptico de escaneado en el que no es necesario un ajuste complicado
o delicado, reduciéndose por lo tanto el número de etapas durante su
montaje, lo cual resulta excelente para la reducción de costes, así
como obtener un dispositivo de formación de imágenes que utiliza
dicho dispositivo.
Claims (17)
1. Dispositivo óptico de escaneado, que
comprende:
medios de fuente de luz, que tienen una serie de
puntos de emisión de luz (1A, 1B), para emitir una serie de
haces;
medios de desviación (5) para desviar la serie
de haces;
medios ópticos de incidencia (2, 4) a través de
los cuales la serie de haces emitidos desde dichos medios de fuente
de luz son dirigidos hacia dichos medios de desviación (5);
medios ópticos de escaneado (6) para dirigir la
serie de haces desviados por dichos medios de desviación (5) sobre
una superficie a escanear; y
medios de detección de sincronismo (9) para
detectar una parte de la serie de haces que inciden sobre la
superficie a escanear (7),
en el que la sincronización de la posición de
inicio de escaneado de la serie de haces que inciden sobre la
superficie a escanear (7) se ajusta utilizando una señal
sincronizada obtenida mediante dichos medios de detección de
sincronismo (9),
caracterizado porque:
dichos medios de fuente de luz y un dispositivo
de detección de sincronismo (9) que constituye dichos medios de
detección de sincronismo (8) están dispuestos en el mismo sustrato
(11),
el sustrato (11) está diseñado para poder girar
perpendicularmente con respecto a la dirección del eje óptico (4a)
de los medios ópticos de incidencia (2, 4), y
un elemento óptico que forma parte de dichos
medios de detección de sincronismo (8) está dispuesto en el lado de
incidencia de luz de dicho dispositivo de detección de sincronismo
(9); y
el dispositivo óptico de escaneado tiene una
configuración en la que el elemento óptico (12) gira en sincronismo
con el sustrato (11) cuando el sustrato (11) gira.
2. Dispositivo óptico de escaneado, según la
reivindicación 1, en el que una ranura (13) para limitar los haces
incidentes está dispuesta en el lado de incidencia de luz de dicho
dispositivo de detección de sincronismo (9), y un elemento óptico
(12) que forma parte de dichos medios de detección de sincronismo
(8) está dispuesto en el lado de incidencia de luz de dicho
dispositivo de detección de sincronismo (9), de modo que
cuando la longitud focal de dicho elemento
óptico en una dirección de subescaneado está definida como f,
la distancia desde dicha ranura (13) hasta dicho
dispositivo de detección de sincronismo (9) está definida como
W,
el diámetro efectivo de dicho elemento óptico
(12) está definido como D,
la distancia en el sustrato desde un centro de
giro de dicho sustrato (11) hasta dicho dispositivo de detección de
sincronismo (9) está definida como d,
la ampliación compuesta de los haces emitidos
desde dichos medios de fuente de luz en la dirección de subescaneado
hasta que los haces llegan a dicho dispositivo de detección de
sincronismo (9) está definida como m, y
el ángulo de giro cuando dicho sustrato (11)
gira en una superficie perpendicular con respecto a una dirección
del eje óptico de dichos medios ópticos de incidencia está definido
como \theta, se cumplen una o más de las condiciones
- \quad
- 0,6f < W < 0,9f \hskip0,5cm y
- \quad
- 2d\cdottan \theta(1-m) < D.
3. Dispositivo óptico de escaneado, según la
reivindicación 2, en el que la serie de haces que inciden sobre
dicho elemento óptico (12) son haces sustancialmente paralelos en la
sección de subescaneado.
4. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho sustrato
(11) está diseñado para poder girar con respecto a una posición
centroidal de los puntos de emisión de luz (1A, 1B) de dicha fuente
de luz o en la proximidad de la misma.
\newpage
5. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un sistema
óptico de detección de sincronismo para dirigir parte de la serie
de haces que inciden sobre dicha superficie (7) a escanear provoca
que los haces desviados por dichos medios de desviación (5) queden
concentrados en dicha ranura (13) en la sección de escaneado
principal, y que dichos haces sean sustancialmente paralelos en la
sección de subescaneado.
6. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que un sistema
óptico de detección de sincronismo para dirigir parte de la serie
de haces que inciden sobre dicha superficie (7) a escanear provoca
que los haces desviados por dichos medios de desviación (5) queden
concentrados en dicha ranura en la sección de escaneado principal y
en una sección de subescaneado.
7. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho elemento
óptico (12) está fijado a una parte de un cuerpo envolvente (15)
realizado de manera integral con dicho sustrato (11).
8. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho elemento
óptico (12) tiene longitudes focales independientes en la sección de
escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, y las posiciones concentradas de los haces que
pasan a través de dicho elemento óptico (12) no coinciden entre sí
en la sección de escaneado principal y en la sección de
subescaneado.
9. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho elemento
óptico (12) tiene longitudes focales independientes en la sección de
escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, e incluye una o más superficies de difracción.
10. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho elemento
óptico (12) tiene longitudes focales independientes en la sección de
escaneado principal y en la sección de subescaneado,
respectivamente, y tiene una o más superficies asféricas que tienen
curvaturas diferentes en la sección de escaneado principal y en la
sección de subescaneado.
11. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho elemento
óptico (12) incluye un material óptico del tipo de distribución de
índice de refracción en el que las superficies de incidencia y
emergencia forman superficies planas.
12. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho elemento
óptico (12) tiene una superficie que tiene características de
concentración o de divergencia, y una superficie plana inclinada
con la dirección de escaneado principal como eje.
13. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicha ranura
(13) está dispuesta en posiciones concentradas de los haces que
pasan a través de un sistema óptico de detección de sincronismo en
la sección de escaneado principal o cerca de las mismas, dicha
ranura (13) incluye una ranura rectangular que es una abertura a lo
largo de una dirección de subescaneado, y dicha ranura está diseñada
para girar en sincronismo con dicho sustrato (11) cuando dicho
sustrato (11) gira.
14. Dispositivo óptico de escaneado, según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el sistema
óptico de detección de sincronismo tiene una estructura
independiente de dicho sustrato.
15. Dispositivo de formación de imágenes,
caracterizado por un dispositivo óptico de escaneado según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, un cuerpo fotosensible
dispuesto en dicha superficie (101) a escanear, un dispositivo de
revelado (107) para revelar una imagen latente electrostática
formada en dicho cuerpo fotosensible por los haces de luz
escaneados por dicho dispositivo óptico de escaneado como una imagen
de tóner, un dispositivo de transferencia (108) para transferir la
imagen de tóner revelada a un material de transferencia (112), y un
dispositivo de fijación (113) para fijar la imagen de tóner
transferida en el material de transferencia (112).
16. Dispositivo de formación de imágenes,
caracterizado por un dispositivo óptico de escaneado según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, y un controlador de
impresora (111) para convertir datos de código introducidos en el
mismo desde un dispositivo externo en una señal de imagen, e
introducir la señal de imagen en dicho dispositivo óptico de
escaneado.
17. Método de ajuste de un dispositivo óptico de
escaneado, que comprende las etapas de:
dirigir una serie de haces emitidos desde unos
medios de fuente de luz que tienen una serie de puntos de emisión
de luz hacia unos medios de desviación (5) a través de unos medios
ópticos de incidencia (2, 4);
dirigir la serie de haces desviados por dichos
medios de desviación (5) sobre una superficie a escanear; y
ajustar la sincronización de una posición de
inicio de escaneado de la serie de haces que inciden sobre la
superficie a escanear utilizando una señal sincronizada obtenida
mediante unos medios de detección de sincronismo (9) para detectar
una parte de la serie de haces que inciden sobre la superficie a
escanear,
\newpage
caracterizado porque:
dichos medios de fuente de luz y un dispositivo
de detección de sincronismo (9) que constituye dichos medios de
detección de sincronismo (8) están dispuestos en el mismo sustrato
(11),
el sustrato (11) puede girar en una superficie
perpendicular con respecto a la dirección del eje óptico (4a) de
los medios ópticos de incidencia (2, 4), y
un elemento óptico que forma parte de dichos
medios de detección de sincronismo (8) está dispuesto en un lado de
incidencia de luz de dicho dispositivo de detección de sincronismo
(9); y
el elemento óptico (12) gira en sincronización
con el sustrato (11) cuando el sustrato (11) gira.
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