JPH03224756A - 光走査装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はプリンタ等に用いられる光走査装置に関する。

（従来の技術） プリンタ、ファクシミリ、複写機等の電子機器類では、
光信号を制御して感光ドラム上に潜像を形成し、この潜
像を紙等に転写して文字等を出力している。この感光ド
ラム上に潜像を形成する従来方法としては、レーザスキ
ャナ、ＬＥＤアレイ、液晶シャッタなどを用いる方法が
ある。

前記レーザスキャナによる方法は、一方向からレーザ光
を出射し、その−ザ光をミラーで反射させて感光ドラム
上に潜像を形成するもので、六角柱状をなす基体の各面
にミラーを固設し基体をモータで回転させて感光ドラム
上でスキャンさせるものである。

また、ＬＥＤアレイを用いる方法は、感光ドラムに対向
する前方にＬＥＤを列状に配置し、ＬＥＤアレイと感光
ドラムとの中間に屈折率分布型レンズを配置し＋　ＬＥ
Ｄの点灯を制御して感光ドラムに潜像を形成する。

また、液晶シャッタによる方法は、光源と感光ドラムと
の間に液晶シャッタ及び光学系を配置し、液晶シャッタ
を制御することによって感光ドラム上に潜像を形成する
方法である。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、光信号を制御して感光ドラム上に潜像を
形成する方法として、レーザスキャナ、ＬＥＤアレイ、
液晶シャッタなどが用いられており、それぞれ製造の容
易さ、製造コスト、精度等で特長を有するが、これらの
うちでもっとも多用されているのはレーザスキャナであ
る。しかし、このレーザスキャナはミラーを回転したり
するための機械的な制御部を有するため、制御面での問
題を有している。また、液晶シャッタを用いる方法は消
光比が大きくできない等の問題点を有する。

そこで、本発明は上記従来方法に鑑み、従来の光信号の
制御方法とは異なる制御方法によりなされたものであり
、その目的とするところは、感光ドラム等の感光体に容
易に潜像を形成することができ、プリンタ等に好適に利
用することのできる光走査装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえる。

すなわち、ガラス等の光透過性媒質により平板状に形成
されたベース媒質に該ベース媒質とは相対的に屈折率の
温度係数が異なる光透過性媒質からなる上層媒質が載置
されると共に、前記ベース媒質および／または上層媒質
に所定間隔をおいて発熱体が付設され、該発熱体に対す
る通電をＯＮ−ＯＦＦする制御部が設けられた光信号発
生装置と、該光信号発生装置の上層媒質とベース媒質の
界面に向けて光を出射する光源系と、前記光信号発生装
置から出射される光信号を所定位置に結像する結像光学
系とを備えることを特徴とする。また、前記結像光学系
が屈折率分布型レンズをアレイ状に配置したものである
ことを特徴とする。

（作用） 光源系から光信号発生装置のベース媒質と上層媒質の界
面に向けて出射された光線はベース媒質と上層媒質の界
面で反射されて上層媒質から出射し、結像光学系を介し
て所定位置に結像される。

光信号発生装置では発熱体に通電することによってベー
ス媒質および／または上層媒質が加熱され、これによっ
てベース媒質および／または上層媒質の屈折率が変化し
て前記界面における反射光量が変化する。発熱体への通
電を制御することによって反射光量が制御されて所定の
光信号が発生する。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る光走査装置の一実施例を示す説明
図である。

実施例の光走査装置は光信号発生装置１０および光源系
２０、感光体３０、結像光学系４０とから成る。

光信号発生装置１０は光学系２０から射出された光線に
よる反射光を制御し、結像光学系４０を介して感光体３
０上に潜像を形成するものである。

第３図にこの光信号発生装置１０の構成を示す。

光信号発生装置１ｏは図のように平板に形成したベース
媒質たる透明なベースガラス１１上に、断面形状が半円
形の上層媒質たる透明な凸状ガラス１２をその凸面を上
向きにして接合している。第２図はこの光信号発生袋［
１０に対して光が入射して反射する様子を示すが、図の
ようにベースガラス１１および凸状ガラス１２は入射光
の射出方向に対して垂直方向に細長く形成するものであ
る。

第３図で、ベースガラス１１と凸状ガラス１２との接合
面間には発熱体として薄厚の帯状体である発熱抵抗体１
３を凸状ガラス１２の幅方向に横断させて設置し、発熱
抵抗体１３の両端には電極１４を接続する。電極１４の
他端は凸状ガラス１２の端縁からベースガラス１０上に
引き出されて電源部に接続され、制御部によって発熱抵
抗体１３の通電が制御される。

上記発熱抵抗体１３は第２図に示すように、凸状ガラス
１２の長手方向に所定間隔をあけて設ける。発熱抵抗体
１３は後述するようにこれに対する通電を制御すること
により光信号を制御する目的で設置するもので、プリン
ト出力する際のドツト等に対応させてその配置間隔を設
定する。

上記構成に係る光信号発生装置１０は、ベースガラス１
１と凸状ガラス１２の屈折率の温度変化を利用して、凸
状ガラス１２に入射した光の反射光量を制御する。した
がって、屈折率の温度変化を利用するため、前記ベース
ガラス１１と凸状ガラス１２には以下のような条件を満
足する媒質を選択する。すなわち、 ■　凸状カラス１２の屈折率をＮｏとしベースガラス１
１の屈折率をＮａとすると、凸状ガラスの屈折率をベー
スガラスの屈折率にくらべてわずかに大きくなるように
する。すなわちＮ、＞Ｎ８の関係を有すること。

■　凸状ガラスの屈折率ＮＡの温度係数をα。、ベース
ガラスの屈折率Ｎ８の温度係数をα８とすると、α４（
α８の関係を有すること。この関係は、加熱した際に凸
状ガラスの屈折率のほうがベースガラスの屈折率にくら
べてより太きく減少することを意味する。したがって、
加熱時の凸状ガラスの屈折率をＮ　Ａ＋ベースガラスの
屈折率をＮ　［１’とすると、Ｎ、−ｒ’ｔｒ８＞Ｎ、
’−Ｎ８′となる。

上記条件に適合する組合わせとしては、たとえば次の例
をあげることができる。

（ａ）　　ＮＡ　ニリン酸塩系ガラス ＮＢ　：重フリント、ランタンフリント系ガラス （ｂ）　　Ｎ、　：フッ化物リン酸塩系ガラスＮ８　ニ
リン酸塩系ガラス （ｃ）　　ＮＡ：フッ化物リン酸塩系ガラスＮＢ　：重
フリント、ランタンフリント系ガラ（ｄ）　　Ｎ、　ニ
ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ｌＯ重量Ｘ以上のＴ
ｉＯ２を含むケイ酸塩ガラス ＮＢ：大部分のケイ酸塩ガラス 上記（ａ）〜（ｄ）の例はいずれも素材としてガラスを
用いたものであるが、ガラス以外の素材を用いてももち
ろんよく、たとえばプラスチック等を素材とするもので
ももちろんかまわない。また、プラスチック同士や他の
固体、液体との組合わせでもよい。

第１図で光源系２０は上記光信号発生装置１゜に向けて
平行光線を射出するものである。実施例の光源系２０は
光源２１と、光源２１の光出射側である後面側に設置す
る凹面鏡２２、光源２１をはさんで凹面鏡２２の前側に
設置する集光レンズ２３、および集光レンズ２３の前側
に設置するコリメータレンズ２４から成る。

このコリメータレンズ２４から射出する射出光は、第２
図に示すように、前記凸状ガラス１２の長手方向の全体
にわたって平行に射出する。

また、前記感光体３０は光源系２ｏがら射出して光信号
発生装置１０によって制御された反射光によって潜像が
形成されるものであって、通常の感光ドラム等が用いら
れる。なお、結像光学系４０として実施例では屈折率分
布型レンズをアレイ状に配置したレンズ系を用いている
。屈折率分布型レンズは中心から周辺にかけて放物線状
の屈折率分布をもつように形成されており、物点に数ｍ
ｍ〜数十ｍｍ程度の距離まで接近させて設置でき正立等
倍の像を結ぶことができるという特徴がある。

続いて、上記実施例の装置によって感光体３０上に潜像
を形成する方法について説明する。

光源系２０からは前記光信号発生装置１０のベースガラ
ス１１と凸状ガラス１２との界面に向け、界面でほぼ全
反射する臨界屈折角に等しいかこれよりもやや大きな角
度で平行光線を入射させる。

この平行光線は第１図に示すように側面から見た場合薄
いビームで入射させるが、平行光線でなく入射光が前記
界面でフォーカスするように入射させてもよい。

なお、凸状ガラス１２を断面形状を半円形にしたのは入
射光を凸状ガラス１２の表面にほぼ垂直に入射させ、か
つ反射光を凸状ガラス１２の表面からほぼ垂直に射出さ
せて、凸状ガラス１２表面での光反射を抑えるためであ
る。

ベースガラス１１と凸状ガラス１２の屈折率は前述した
ようにＮ、＞Ｎ８の関係を満たしているから、上記の入
射角の条件により入射光は界面で全反射され、凸状ガラ
ス１２の他方の側面から反射光として射出する。ここで
、前記発熱抵抗体１３に通電して発熱抵抗体１３を加熱
させると、発熱抵抗体１３の周辺のベースガラス１１と
凸状ガラス１２が熱っせられ、屈折率がそれぞれＮ７′
とＮＲ’に変化する。上記条件により、ＮＡ−Ｎ、　〉
Ｎ　、　Ｉ　　Ｎ　、　ｌであるから、この加熱により
界面において屈折光が生じ、その結果、反射光の光量が
減少する。なお、加熱によってＮＢ’の値がＮ　Ａｌの
値よりも大きくなってももちろんかまわない。この場合
は界面において全反射は生じなくなる。

そして、発熱抵抗体１３への通電を解除すると、凸状ガ
ラスとベースガラスの屈折率はもとのＮ４とＮ８に戻り
、入射光はふたたび界面で全反射される。

このように、発熱抵抗体１３に対する通電をＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御することにより反射光を０ＩＩＪ−ＯＦＦさせる
ことができる。第４図はベースガラス１１と凸状ガラス
１２の屈折率がわずかに変化した場合に反射光がどの程
度変化するかを計算で求めた結果である。グラフの横軸
は入射光の入射角、縦軸は反射率である。グラフでは凸
状ガラスの常温時の屈折率Ｎ４を１．５００、加熱時の
屈折率Ｎ　Ａ’を１．４９５とし、ベースガラスの常温
時の屈折率Ｎ、を１．４００．１．４５０　、１．４９
０として計算した結果を示す。なおベースガラスは加熱
時も屈折率が変化しないとした。

グラフａは 常温時　Ｎ１１＝１．５００　＋　Ｎ８＝１．４００加
熱時　Ｎａ’＝１．４９５　＋　Ｎ、’＝１．４００グ
ラフｂは 常温時　Ｎｈ＝１．５００　、　Ｎｌ１＝１．４５０加
熱時　Ｎ、’＝１．４９５　、　Ｎ、’＝１．４５０グ
ラフＣは 常温時　Ｎ、＝１．５００．Ｎ、　　＝１．４９０加熱
時　Ｎ、１’＝１．４９５　、Ｎ、’＝１．４９０とし
た場合である。

グラフから屈折率が変化することにより反射率がいずれ
も低下し、とくにＮ７の値とＮ８の値が接近している場
合に反射率の低下が著しいことがわかる。たとえば、グ
ラフＣでは、Ｎ、＝１５００、Ｎ、　＝１．４９０でほ
ぼ全反射していたものが、屈折率が変化することによっ
て反射率が５％程度まで低下している。この場合の消光
比は約１：２０である。

このように、ベースガラスおよび凸状ガラスの屈折率の
温度変化を利用した反射光の制御は非常に効果的であっ
て、この作用を利用すれば、発熱抵抗体１３への通電を
ＯＮ−ＯＦＦ制御して反射光をＯＮ−ＯＦＦさせること
ができる。

光信号発生装置１０では第２図に示すように発熱抵抗体
１３を多数個接近させて配置しており、各発熱抵抗体は
個別に電気的に制御されて各発熱抵抗体における反射光
を制御している。発熱抵抗体は１ｍｍあたり１２本〜１
６本程度設置することは容易にできるから、これにより
文字等は容易に表現することができる。通常用いられて
いるドツトプリンタでは１ｍｍあたり６本〜８本程度の
配置密度であるから分解能の点でも問題ない。

光信号発生装置１０から反射した光線は第１図に示す結
像光学系４０を介して感光体３０上に投射されて潜像を
形成する。ここで、光信号発生装置１０における凸状ガ
ラス１２は第２図に示すように長手方向に細長く延びて
おり、この凸状ガラス１２には多数個の発熱抵抗体１３
が配設されているから、上記の結像光学系４０は各発熱
抵抗体１３によって制御された光信号を正確に感光体３
０に伝達する必要がある。すなわち、各発熱抵抗体１３
で入射光を反射する部位を反射光の射出位置とすると、
感光体３０上にはこれら発熱抵抗体と同配置で結像させ
る必要がある。

実施例で用いている屈折率分布型レンズは、物点を正立
等倍で結像させることができ、かつ物点が長手方向に延
びていて物点と同様に長手方向にアレイ状に配置するこ
とによって物点と同配置で結像させることができるから
、この走査装置の結像光学系４０に用いてきわめて好適
である。そして、これにより感光体３０上には光信号発
生装置２０で制御された反射光による潜像が長手方向に
形成されることになる。また、屈折率分布型レンズを用
いた場合は物点と像点との距離をきわめて接近させるこ
とができるので、装置の構成がコンパクトにでき、装置
を簡素化できるという利点がある。

なお、結像光学系４０としては屈折率分布型レンズに限
らず、通常の光学レンズやミラー等を併用する方法も可
能である。ただし、通常の光学レンズあるいは複数個の
光学レンズを用いる場合は物点と像点との距離をさほど
接近させることができず、゛光学系がどうしても複雑に
ならざるを得ないという問題点がある。

上述した方法によって感光体３ｏ上に光走査することに
より文字等の潜像を形成した後、これを紙等に転写して
プリント出方させる。なお、感光体３０には種々の素材
を利用することができる。

たとえば、カラー出力が得られるカラー用感光シートを
用いたり、光によって定着される光定着型感熱シートを
用いたりしてもよい。光定着型感熱シートの場合は、光
走査を行った後ヒートローラ等で全面加熱すればよい。

第５図は上記光信号発生装置の他の実施例を示す説明図
である。第５図（ａ）はベースガラス１１の下面に発熱
抵抗体１３を設けた例、第５図（ト））は凸状ガラス１
２の上面に発熱抵抗体１３を設けた例である。第５図（
Ｃ）は凸状ガラス１２の断面形状を三角形にした例であ
る。凸状ガラス１２の表面にほぼ垂直に光を入射させ、
また反射光をほぼ垂直に出射させるためである。

また、上記説明では光信号発生装置によって反射光をＯ
Ｎ−ＯＦＦ制御することについて述べたが、ベースガラ
ス１１中で屈折される屈折光についてみれば、加熱した
ときに屈折光が得られることから。

加熱ＯＮ−光信号０■の制御となる。これにより、感光
体に潜像を形成する場合この屈折光を利用する方法も可
能である。なお、上記例の反射光によってこれと同様に
加熱ＯＮ−光信号ＯＦＦの制御を行う場合は次のように
条件設定して行えばよい。すなわち、 ■　常温においては＋　Ｎ、＜Ｎ、　、すなわち、凸状
ガラスの屈折率がベースガラスの屈折率よりも小さいこ
と。

■　屈折率の温度係数　α。〉α８、すなわち、凸状ガ
ラスの屈折率の温度係数がベースガラスの屈折率の温度
係数よりも大きくし、加熱時にＮ＾′≧ＮＢ’となるこ
と。

この■、■の条件下においては、常温の状態で凸状ガラ
ス１２からの入射光は屈折して、反射光はほとんど発生
しない。そして、発熱抵抗体１４に通電した場合はＮ　
ａ　’≧Ｎ８“の条件から界面において全反射されて反
射光が発生する。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。

（発明の効果） 本発明に係る光走査装置は、光信号発生装置のベース媒
質と上層媒質を加熱することによって、消光比を大きく
とることができると共に、発熱体への通電を電気的に制
御することによってレーザスキャナのように感光ドラム
上でスキャンするための機械的部分が不要となり、故障
をおこしにくくすることができ、この結果、より高精度
及び高分解能の装置とすることができる。また、結像光
学系として放物線状の屈折率分布を有する光学系を用い
ることによって装置を精度よくコンパクトに作成するこ
とができる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光走査装置の一実施例を示す説明
図、第２図は光信号発生装置の斜視図および人出射光を
示す説明図、第３図は光信号発生装置の断面図、第４図
は常温時と加熱時での反射率の相違を示すグラフ、第５
図は光信号発生装置の他の実施例を示す説明図である。 １０・・・光信号発生装置、　１１・・・ベースガラス
、　　１２・・・凸状ガラス、　　１３・・・発熱抵抗
体、　１４・・・電極、　２０・・・光源系、　　２４
・・・コリメータレンズ、　　３０・・・感光体、　４
０・・・結像光学系。 第 図 ２ １ ３ ４ 第 図 ２ 第 ５ （ａン ３ （Ｃ） ３ １ （ｂ） ３ １ ２ ．４ｆｌＱ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス等の光透過性媒質により平板状に形成された
   ベース媒質に該ベース媒質とは相対的に屈折率の温度係
   数が異なる光透過性媒質からなる上層媒質が載置される
   と共に、前記ベース媒質および／または上層媒質に所定
   間隔をおいて発熱体が付設され、該発熱体に対する通電
   をＯＮ−ＯＦＦする制御部が設けられた光信号発生装置
   と、 該光信号発生装置の上層媒質とベース媒質の界面に向け
   て光を出射する光源系と、 前記光信号発生装置から出射される光信号を所定位置に
   結像する結像光学系とを備えることを特徴とする光走査
   装置。 ２、前記結像光学系が屈折率分布型レンズをアレイ状に
   配置したものである請求項１記載の光走査装置。