JPH0774860B2 - 圧電レ−ザ走査器 - Google Patents
圧電レ−ザ走査器Info
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- JPH0774860B2 JPH0774860B2 JP61264863A JP26486386A JPH0774860B2 JP H0774860 B2 JPH0774860 B2 JP H0774860B2 JP 61264863 A JP61264863 A JP 61264863A JP 26486386 A JP26486386 A JP 26486386A JP H0774860 B2 JPH0774860 B2 JP H0774860B2
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- scanning
- mirror
- bimorph
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- H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
- G06K7/10554—Moving beam scanning
- G06K7/10594—Beam path
- G06K7/10603—Basic scanning using moving elements
- G06K7/10633—Basic scanning using moving elements by oscillation
- G06K7/10643—Activating means
- G06K7/10653—Activating means using flexible or piezoelectric means
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ走査装置、より詳細にはバイモルフ光線
偏向器を使用したレーザ走査システムに関する。
偏向器を使用したレーザ走査システムに関する。
レーザ走査システム及び光フアイバ走査システムに使用
するバイモルフ光線偏向器が一時存在していた。しかし
ながら一つの主要な欠点は既存のバイモルフ光線偏向器
は一般的に比較的小さい光線偏向を生じ通常第1モード
の振動を示すことであり、従つてバイモルフ偏向器の片
持端に取りつけられた鏡は円弧状に移動し円弧の一端か
ら他端へ物理的に変位する。この物理的変位により光路
をさらに制御して反射光線が適切な領域を走査するよう
にする必要がある。
するバイモルフ光線偏向器が一時存在していた。しかし
ながら一つの主要な欠点は既存のバイモルフ光線偏向器
は一般的に比較的小さい光線偏向を生じ通常第1モード
の振動を示すことであり、従つてバイモルフ偏向器の片
持端に取りつけられた鏡は円弧状に移動し円弧の一端か
ら他端へ物理的に変位する。この物理的変位により光路
をさらに制御して反射光線が適切な領域を走査するよう
にする必要がある。
1976年、2月、応用化学、第15巻、第2号、第307頁及
び第308頁のジエー.エフ.ステフアニ等の文献“バイ
モルフ光線偏向器”には第1モードの振動を有する代表
的バイモルフ偏光器が開示されている。本文献にはバイ
モルフ結晶の圧電層の厚さを低減し且つ印加電圧を増大
することにより偏光角度が幾分改善されることが示され
ている。
び第308頁のジエー.エフ.ステフアニ等の文献“バイ
モルフ光線偏向器”には第1モードの振動を有する代表
的バイモルフ偏光器が開示されている。本文献にはバイ
モルフ結晶の圧電層の厚さを低減し且つ印加電圧を増大
することにより偏光角度が幾分改善されることが示され
ている。
1979年、3月18日付アシユマリン等の露国発明証書第65
2,520号には、互いに直角で対面する自由端が立方体の
両面内の互いに直角な溝内に係合している2つの片持バ
イモルフ細片が開示されている。溝切面間に配置された
立方体の2つの隣接直交面上にホトセルがあり光線を所
望角度に偏向させる。バイモルフ細片はステイフアニ等
の前記文献に記載されているように第1のモードで振動
する。
2,520号には、互いに直角で対面する自由端が立方体の
両面内の互いに直角な溝内に係合している2つの片持バ
イモルフ細片が開示されている。溝切面間に配置された
立方体の2つの隣接直交面上にホトセルがあり光線を所
望角度に偏向させる。バイモルフ細片はステイフアニ等
の前記文献に記載されているように第1のモードで振動
する。
ウインフインガの米国特許第3,614,677号には温度変化
に応答して撓むことができ且つ加熱手段に応答して共振
周波数において優勢に撓み振動を促進するようにされた
片持式半導体基板が開示されている。第10図の実施例は
第1のモードで振動する光偏向装置としての基板を示し
ている。
に応答して撓むことができ且つ加熱手段に応答して共振
周波数において優勢に撓み振動を促進するようにされた
片持式半導体基板が開示されている。第10図の実施例は
第1のモードで振動する光偏向装置としての基板を示し
ている。
ワイルド等の米国特許第3,836,225号には光フアイバ走
査器が開示されている。第3図において、正弦状電圧を
加えると、バイモルフトランスジユーサは固定端周りに
枢動する縦軸周りに水平に偏向を行う。光フアイバ束が
バイモルフトランスジユーサの中心に縦軸に沿つて配置
され、そのためバイモルフトランスジユーサの第1モー
ドの振動すなわち繰返し水平偏向により光フアイバ束の
終端が受光フアイバ上を掃引する。
査器が開示されている。第3図において、正弦状電圧を
加えると、バイモルフトランスジユーサは固定端周りに
枢動する縦軸周りに水平に偏向を行う。光フアイバ束が
バイモルフトランスジユーサの中心に縦軸に沿つて配置
され、そのためバイモルフトランスジユーサの第1モー
ドの振動すなわち繰返し水平偏向により光フアイバ束の
終端が受光フアイバ上を掃引する。
1981年10月2日付出願公開番号第56-125719号、近藤氏
の日本国特許出願第55-28757号には、終端付近の支持体
上に定置され一端から片持ちされた鏡を有する圧電発振
器が開示されている。発振器は支持体上で中央部が上下
に撓むように振動する。このようにして、支持体に節を
有する撓みが生じる。前記従来技術のように第1の振動
モードでは作動しないが、この場合には本発明のように
鏡を節に載置しない。替りに、近藤氏は発振器の一端に
鏡を片持ちさせている。
の日本国特許出願第55-28757号には、終端付近の支持体
上に定置され一端から片持ちされた鏡を有する圧電発振
器が開示されている。発振器は支持体上で中央部が上下
に撓むように振動する。このようにして、支持体に節を
有する撓みが生じる。前記従来技術のように第1の振動
モードでは作動しないが、この場合には本発明のように
鏡を節に載置しない。替りに、近藤氏は発振器の一端に
鏡を片持ちさせている。
1982年4月1日に無審査公開されアーウイン シツク
ジンブ オプテイク エレクトロンク社に譲り受けられ
たラウエルの独国特許出願第3035314A1号には、各端
“A"及び“C"に取りつけられA端と中間C端であるB点
間でシートに取りつけられている圧電細片により振動さ
せられる弾性シートが開示されている。シート端Aは固
定されシート端Cは支柱により拘束されている。シート
端Cには鏡が取りつけられている。圧電細片を交流電圧
で励起すると、弾性シートは節B及びCの周りに撓む。
しかしながら、この節は支柱CDにより物理的に制約され
ているため、C点の鏡は大きな偏向に対して弾性シート
の水平軸上にとどまることができない。この支柱により
鏡の大きな角偏向に対してC点の垂直運動が生じる。さ
らに、この支柱により装置が頑丈となり、駆動すること
がさらに困難になる。
ジンブ オプテイク エレクトロンク社に譲り受けられ
たラウエルの独国特許出願第3035314A1号には、各端
“A"及び“C"に取りつけられA端と中間C端であるB点
間でシートに取りつけられている圧電細片により振動さ
せられる弾性シートが開示されている。シート端Aは固
定されシート端Cは支柱により拘束されている。シート
端Cには鏡が取りつけられている。圧電細片を交流電圧
で励起すると、弾性シートは節B及びCの周りに撓む。
しかしながら、この節は支柱CDにより物理的に制約され
ているため、C点の鏡は大きな偏向に対して弾性シート
の水平軸上にとどまることができない。この支柱により
鏡の大きな角偏向に対してC点の垂直運動が生じる。さ
らに、この支柱により装置が頑丈となり、駆動すること
がさらに困難になる。
ラウエル等の米国特許第4,436,364号には自由端が互い
に対面し且つ所定距離だけ離されている2つの共面片持
圧電セラミツク細片が開示されている。鏡が可撓性脚を
介して圧電セラミツク細片の自由端に載置されており、
従つて交流電圧を使用して細片を互いに逆位相に励起す
ると、細片の自由端の逆位相運動の結果鏡は回転振動に
より移動する。
に対面し且つ所定距離だけ離されている2つの共面片持
圧電セラミツク細片が開示されている。鏡が可撓性脚を
介して圧電セラミツク細片の自由端に載置されており、
従つて交流電圧を使用して細片を互いに逆位相に励起す
ると、細片の自由端の逆位相運動の結果鏡は回転振動に
より移動する。
イエビツクの米国特許第4,385,798号には2個の片持式
バイモルフトランスジユーサが開示されており、一方の
トランスジユーサの自由端は一方向に振動し他端は他方
のバイモルフトランスジユーサの自由端に取りつけられ
ている。後のトランスジユーサの自由端は第1のトラン
スジユーサの振動方向と直角な方向に振動する。
バイモルフトランスジユーサが開示されており、一方の
トランスジユーサの自由端は一方向に振動し他端は他方
のバイモルフトランスジユーサの自由端に取りつけられ
ている。後のトランスジユーサの自由端は第1のトラン
スジユーサの振動方向と直角な方向に振動する。
スクリーン上に直接可視光線を投射するために、両バイ
モルフトランスジユーサを介して光パイプが中央に配置
されている。
モルフトランスジユーサを介して光パイプが中央に配置
されている。
フランク等の米国特許第3,981,566号には光線偏向鏡を
片持バイモルフトランスジユーサの自由端に接続する蝶
着リンケージが開示されている。このリンケージは鏡と
バイモルフドライバ間のゆるみをなくすために可撓性ヒ
ンジを使用している。
片持バイモルフトランスジユーサの自由端に接続する蝶
着リンケージが開示されている。このリンケージは鏡と
バイモルフドライバ間のゆるみをなくすために可撓性ヒ
ンジを使用している。
従来技術の偏向角度の制約を解消し且つ通常レーザビー
ムの制御装置をさらに必要たらしめるビーム偏向鏡の物
理的変位を解消する圧電もしくはバイモルフレーザ走査
器を提供することが本発明の目的である。
ムの制御装置をさらに必要たらしめるビーム偏向鏡の物
理的変位を解消する圧電もしくはバイモルフレーザ走査
器を提供することが本発明の目的である。
本発明において、圧電バイモルフ結晶が一端に固定され
可撓性ビームが自由端に片持ちされている。鏡はビーム
の自由端付近に載置されている。向き合つて接着された
2個の圧電素子からなるバイモルフに交流電圧が加えら
れる。素子に電圧を印加るすと、一方の素子が膨張し他
方は収縮して円弧を形成する。この動作は温度変化にさ
らされるバイメタル片と同じである。走査はビームを所
望の走査周波数で駆動して行われる。走査振幅は可撓性
ビームが所望の走査周波数で自然共振を行うようなサイ
ズにすれば最大となる。さらに、この走査誤差を最小限
とするために、この自然周波数はビームが一つの高い自
然モードで振動するように選定される。このモードでは
節の存在が保証される、すなわち並進運動の無い回転を
経験する点がビーム上に存在する。反射面の回転軸が表
面と交差しない場合には一種の走査誤差が生じるが、鏡
すなわち反射面を節に配置するとこの誤差は完全に解消
する。この種のスポツト配置誤差は例えばポリゴンスピ
ナや従来技術のバイモルフ走査器では避けられない。
可撓性ビームが自由端に片持ちされている。鏡はビーム
の自由端付近に載置されている。向き合つて接着された
2個の圧電素子からなるバイモルフに交流電圧が加えら
れる。素子に電圧を印加るすと、一方の素子が膨張し他
方は収縮して円弧を形成する。この動作は温度変化にさ
らされるバイメタル片と同じである。走査はビームを所
望の走査周波数で駆動して行われる。走査振幅は可撓性
ビームが所望の走査周波数で自然共振を行うようなサイ
ズにすれば最大となる。さらに、この走査誤差を最小限
とするために、この自然周波数はビームが一つの高い自
然モードで振動するように選定される。このモードでは
節の存在が保証される、すなわち並進運動の無い回転を
経験する点がビーム上に存在する。反射面の回転軸が表
面と交差しない場合には一種の走査誤差が生じるが、鏡
すなわち反射面を節に配置するとこの誤差は完全に解消
する。この種のスポツト配置誤差は例えばポリゴンスピ
ナや従来技術のバイモルフ走査器では避けられない。
本発明及び関連動作モードの構成は従来のいかなる圧電
走査器とも異つている。従来技術の圧電走査器は鏡を圧
電結晶上に直接載置し装置の基本共振付近で作動するこ
とが多く、そのため鏡は通常第1モードの振動と呼ばれ
る円弧に沿つた振動を行う。もう一つの従来技術の圧電
走査器は宝石ベアリングや精密支柱を使用し鏡をレバー
上に載置して大きな偏向を行う。このような従来の圧電
走査器はこの複雑な設計のために高価となる。本発明の
主な利点はバイモルフ可撓ビーム装置の組合せ機構を使
用して走査及びその上の節における鏡の位置を増幅して
並進運動ではなく回転を行うようにして達成される。装
置を共振点付近で駆動すれば所要の励起値も低下する。
走査器とも異つている。従来技術の圧電走査器は鏡を圧
電結晶上に直接載置し装置の基本共振付近で作動するこ
とが多く、そのため鏡は通常第1モードの振動と呼ばれ
る円弧に沿つた振動を行う。もう一つの従来技術の圧電
走査器は宝石ベアリングや精密支柱を使用し鏡をレバー
上に載置して大きな偏向を行う。このような従来の圧電
走査器はこの複雑な設計のために高価となる。本発明の
主な利点はバイモルフ可撓ビーム装置の組合せ機構を使
用して走査及びその上の節における鏡の位置を増幅して
並進運動ではなく回転を行うようにして達成される。装
置を共振点付近で駆動すれば所要の励起値も低下する。
一実施例におにいて、固体レーザダイオードを鏡の替り
に可撓性ビーム上に配置することができる。この構成で
は、圧電走査器が必要とする周辺ハードウエアのいくつ
かを省くことができ、特にレンズ、鏡及び光学変調器の
いつくかを省くことができる。
に可撓性ビーム上に配置することができる。この構成で
は、圧電走査器が必要とする周辺ハードウエアのいくつ
かを省くことができ、特にレンズ、鏡及び光学変調器の
いつくかを省くことができる。
第1図及び第2図において、代表的電子写真プリンタ10
は本発明の電圧バイモルフ走査器12を具備し、且つ関連
要素、すなわち、レーザ11、光学変調器13及びレンズ系
14を有している。電子写真プリンタは公知であるため、
さまざまな処理部は略示する。光導電部材17はさまざま
な処理部を矢符19方向に回転する光導電面18を有する導
電性ドラムとして示されているが、ローラ上を引き回し
た(図示せぬ)無端ベルトとすることもできる。光導電
部材は一般的に参照符号20で示すコロナ発生装置を使用
した帯電部A中を回転する。コロナ発生装置は光導電面
を比較的高い均一な電位に帯電する。後記するように、
この予帯電光導電面は次に露光部B中を回転し、そこで
バイモルフ走査器12により一時に一行ずつ静電潜像が形
成される。バイモルフ走査器による光導電面の帯電部の
放射により光導電部材上を偏向すなわち走査する変調光
線の情報に対応する静電潜像が記録される。光導電部材
は光導電面上に記録された静電潜像を現像部Cへ回転さ
せる。現像部Cは一般的に参照符号21で示す現像ユニツ
トを含み、それは函体31及び内部に収容された(図示せ
ぬ)現像剤ミツクスからなつている。好ましくは、現像
ユニツト21は磁気ブラシ現像装置であり、従つて現像剤
ミツクスは磁性剤で形成され摩擦帯電トナー粒子が付着
しているキヤリア細粒からなつている。公知のように、
トナー粒子は熱硬化性プラスチツクから作られている。
この種の装置は現像剤ミツクスを方向性磁束界へ移動し
てそのブラシを形成する。光導電面上に記録される静電
潜像は現像剤ミツクスのブラシをそれに接触させて現像
される。このようにして、トナー粒子はキヤリア細粒か
ら光導電面上のトナー粉体像を形成する潜像へ静電的に
吸引され、潜像を現像させる。
は本発明の電圧バイモルフ走査器12を具備し、且つ関連
要素、すなわち、レーザ11、光学変調器13及びレンズ系
14を有している。電子写真プリンタは公知であるため、
さまざまな処理部は略示する。光導電部材17はさまざま
な処理部を矢符19方向に回転する光導電面18を有する導
電性ドラムとして示されているが、ローラ上を引き回し
た(図示せぬ)無端ベルトとすることもできる。光導電
部材は一般的に参照符号20で示すコロナ発生装置を使用
した帯電部A中を回転する。コロナ発生装置は光導電面
を比較的高い均一な電位に帯電する。後記するように、
この予帯電光導電面は次に露光部B中を回転し、そこで
バイモルフ走査器12により一時に一行ずつ静電潜像が形
成される。バイモルフ走査器による光導電面の帯電部の
放射により光導電部材上を偏向すなわち走査する変調光
線の情報に対応する静電潜像が記録される。光導電部材
は光導電面上に記録された静電潜像を現像部Cへ回転さ
せる。現像部Cは一般的に参照符号21で示す現像ユニツ
トを含み、それは函体31及び内部に収容された(図示せ
ぬ)現像剤ミツクスからなつている。好ましくは、現像
ユニツト21は磁気ブラシ現像装置であり、従つて現像剤
ミツクスは磁性剤で形成され摩擦帯電トナー粒子が付着
しているキヤリア細粒からなつている。公知のように、
トナー粒子は熱硬化性プラスチツクから作られている。
この種の装置は現像剤ミツクスを方向性磁束界へ移動し
てそのブラシを形成する。光導電面上に記録される静電
潜像は現像剤ミツクスのブラシをそれに接触させて現像
される。このようにして、トナー粒子はキヤリア細粒か
ら光導電面上のトナー粉体像を形成する潜像へ静電的に
吸引され、潜像を現像させる。
複写紙23が給紙装置22によりシートスタツクから転写部
Dへ進められる。給紙装置22は連続複写紙を駆動ロール
32を介してレジストレーシヨンローラ24とアイドラ26の
ニツプへ進める。レジストレーシヨン ローラ24は図示
せぬモータにより矢符28方向に駆動され、ローラ24がそ
れと接触しているためアイドラローラ26は矢符38方向に
回転する。動作上、給紙装置22はシートスタツクの最上
位シートをレジストレーシヨンフインが27に抗してレジ
ストレーシヨンローラ24,26へ前進させるように作動す
る。フインガ27は従来の装置により光導電部材上の像と
タイミングをとつて起動され、レジストレーシヨンロー
ラ24とアイドラローラ26のニツプにおいてフインガに対
して停止しているシートがその上の像と同期して光導電
部材に向つて前進するようにする。シートは案内29,30
により形成されたシユートを介して矢符43方向に転写部
Dへ前進する。ローラ24,26及びフインガ27等の従来の
レジストレーシヨン制御装置の詳細構造は米国特許第3,
902,715号に開示されている。
Dへ進められる。給紙装置22は連続複写紙を駆動ロール
32を介してレジストレーシヨンローラ24とアイドラ26の
ニツプへ進める。レジストレーシヨン ローラ24は図示
せぬモータにより矢符28方向に駆動され、ローラ24がそ
れと接触しているためアイドラローラ26は矢符38方向に
回転する。動作上、給紙装置22はシートスタツクの最上
位シートをレジストレーシヨンフインが27に抗してレジ
ストレーシヨンローラ24,26へ前進させるように作動す
る。フインガ27は従来の装置により光導電部材上の像と
タイミングをとつて起動され、レジストレーシヨンロー
ラ24とアイドラローラ26のニツプにおいてフインガに対
して停止しているシートがその上の像と同期して光導電
部材に向つて前進するようにする。シートは案内29,30
により形成されたシユートを介して矢符43方向に転写部
Dへ前進する。ローラ24,26及びフインガ27等の従来の
レジストレーシヨン制御装置の詳細構造は米国特許第3,
902,715号に開示されている。
次に、さまざまな処理部について、転写部Dはコロナ発
生装置42を含み複写紙の裏面にイオンスプレーを投射す
る。これにより、トナー像が光導電面から複写紙へ吸引
される。トナー粉体像の転写後、シートは無端ベルトコ
ンベア44により矢符43方向へ融着部Eへ進められる。
生装置42を含み複写紙の裏面にイオンスプレーを投射す
る。これにより、トナー像が光導電面から複写紙へ吸引
される。トナー粉体像の転写後、シートは無端ベルトコ
ンベア44により矢符43方向へ融着部Eへ進められる。
融着部Eは一般的に参照符号46で示す融着器組立体を含
んでいる。融着器組立体46は融着ロール48とその間を複
写紙が通過するニツプを画定するバツクアツプロール49
を含んでいる。融着工程が完了すると、シートはレジス
トレーシヨンローラ24,26と類似のローラ対52による捕
捉トレイ54へ前進する。
んでいる。融着器組立体46は融着ロール48とその間を複
写紙が通過するニツプを画定するバツクアツプロール49
を含んでいる。融着工程が完了すると、シートはレジス
トレーシヨンローラ24,26と類似のローラ対52による捕
捉トレイ54へ前進する。
複写紙を光導電面から分離した後、必ず残留トナーが幾
分そこへ付着している。これらのトナー粒子は清掃部F
において光導電面から除去される。清掃部Fは光導電面
上の残留静電荷及び他の残留トナー粒子を中和するよう
にされた図示せぬコロナ発生装置を含んでいる。次に中
和されたトナー粒子は光導電面と接触して回転可能に載
置された(図示せぬ)ブラシにより光導電面から清掃さ
れる。清掃部に入ると、図示せぬ放電ランプが光導電面
18に光をあびせ、次の結像サイクルのために帯電する前
に光導電面上のいかなる残留静電荷をも消散させる。
分そこへ付着している。これらのトナー粒子は清掃部F
において光導電面から除去される。清掃部Fは光導電面
上の残留静電荷及び他の残留トナー粒子を中和するよう
にされた図示せぬコロナ発生装置を含んでいる。次に中
和されたトナー粒子は光導電面と接触して回転可能に載
置された(図示せぬ)ブラシにより光導電面から清掃さ
れる。清掃部に入ると、図示せぬ放電ランプが光導電面
18に光をあびせ、次の結像サイクルのために帯電する前
に光導電面上のいかなる残留静電荷をも消散させる。
明瞭にするため、第2図の電子写真プリンタの平面図か
ら処理部が省れている。光変調器13は(図示せぬ)文字
発生器や電子写真プリンタ制御器から受信するデジタル
化データ信号に従つて光線を変調可能な任意の光電子も
しくは音響光学変調器とすることができる。反射器や鏡
15及び25は変調されたレーザ光線をバイモルフ走査器12
及び光導電部材17へ向ける。後記するバイモルフ走査器
12は走査開始検出器33と走査終り検出器34間で変調光線
を円弧“θ”だけ偏向させる。実施例において、円弧θ
はおよそ20°であるが、もちろん20°よりも大きい円弧
を掃引することができる。
ら処理部が省れている。光変調器13は(図示せぬ)文字
発生器や電子写真プリンタ制御器から受信するデジタル
化データ信号に従つて光線を変調可能な任意の光電子も
しくは音響光学変調器とすることができる。反射器や鏡
15及び25は変調されたレーザ光線をバイモルフ走査器12
及び光導電部材17へ向ける。後記するバイモルフ走査器
12は走査開始検出器33と走査終り検出器34間で変調光線
を円弧“θ”だけ偏向させる。実施例において、円弧θ
はおよそ20°であるが、もちろん20°よりも大きい円弧
を掃引することができる。
第3図及び第4図を参照として、本発明の圧電バイモル
フ走査器は圧電バイモルフ結晶40により駆動される可撓
ビーム36の終端45に載置された鏡35からなつている。可
撓ビームの反対端47は片持バイモルフ結晶の自由端に隣
接し、切欠板41によりそこへ接着されている。結晶は向
き合つて接着された2個の圧電素子37,39からなり、バ
イモルフ結晶の終端51へ固定された支持ブロツク50によ
り片持載置されている。支持ブロツクはプリンタフレー
ム53へ調整可能に取りつけられている。電極に電圧が加
えられて一方の素子が膨張し他方は収縮して円弧を形成
する。この動作は温度変化にさらされるバイメタル片に
類似している。走査はビーム36を所望走査周波数で駆動
して行われる。走査振幅は可撓ビームを所望走査周波数
において自然共振を行うようなサイズとすることにより
最大となる。さらに、走査誤差を最少限とするために、
ビームが高い自然モードの一つで振動するようにこの自
然周波数が選定される。このモードにおいて、節の存在
が保証される。すなわち、鏡が並進運動を行うことなく
その周りを回転する線55がビーム36上に存在する。第5
図において、ビームは一方向への最大撓みを実線で示し
他方向への最大撓みを破線で示している。ビームの節に
より鏡35は第5図の紙面に直角な線55の周りに回転する
ことをお判り願いたい。このようにして、鏡が線55の周
りを回転すると、光線16は鏡に衝突する光学レーザビー
ム16の両側で少くともθ/2だけ偏向される。従つて、本
発明の構成及び関連動作モードは従来技術の圧電バイモ
ルフ走査器とは異る。従来技術の圧電バイモルフ走査器
は結晶上に直接鏡を載置し、装置の基本共振数付近で作
動して第1モードの振動を生じることが多い。本発明の
主要利点はバイモルフ結晶可撓ビーム装置の組合せ機構
を使用して走査角度を増幅して達成される。装置を共振
点付近で駆動させると所要励起値は交流80Vよりも低下
する。さらに、鏡をビーム構造の節に載置すると、鏡は
円弧を振動せずに回転する。鏡は回転するだけなので、
第1モードの振動が避けられ、光線制御技術をさらに必
要とすることはない。
フ走査器は圧電バイモルフ結晶40により駆動される可撓
ビーム36の終端45に載置された鏡35からなつている。可
撓ビームの反対端47は片持バイモルフ結晶の自由端に隣
接し、切欠板41によりそこへ接着されている。結晶は向
き合つて接着された2個の圧電素子37,39からなり、バ
イモルフ結晶の終端51へ固定された支持ブロツク50によ
り片持載置されている。支持ブロツクはプリンタフレー
ム53へ調整可能に取りつけられている。電極に電圧が加
えられて一方の素子が膨張し他方は収縮して円弧を形成
する。この動作は温度変化にさらされるバイメタル片に
類似している。走査はビーム36を所望走査周波数で駆動
して行われる。走査振幅は可撓ビームを所望走査周波数
において自然共振を行うようなサイズとすることにより
最大となる。さらに、走査誤差を最少限とするために、
ビームが高い自然モードの一つで振動するようにこの自
然周波数が選定される。このモードにおいて、節の存在
が保証される。すなわち、鏡が並進運動を行うことなく
その周りを回転する線55がビーム36上に存在する。第5
図において、ビームは一方向への最大撓みを実線で示し
他方向への最大撓みを破線で示している。ビームの節に
より鏡35は第5図の紙面に直角な線55の周りに回転する
ことをお判り願いたい。このようにして、鏡が線55の周
りを回転すると、光線16は鏡に衝突する光学レーザビー
ム16の両側で少くともθ/2だけ偏向される。従つて、本
発明の構成及び関連動作モードは従来技術の圧電バイモ
ルフ走査器とは異る。従来技術の圧電バイモルフ走査器
は結晶上に直接鏡を載置し、装置の基本共振数付近で作
動して第1モードの振動を生じることが多い。本発明の
主要利点はバイモルフ結晶可撓ビーム装置の組合せ機構
を使用して走査角度を増幅して達成される。装置を共振
点付近で駆動させると所要励起値は交流80Vよりも低下
する。さらに、鏡をビーム構造の節に載置すると、鏡は
円弧を振動せずに回転する。鏡は回転するだけなので、
第1モードの振動が避けられ、光線制御技術をさらに必
要とすることはない。
本発明のもう一つの実施例を第6図に示し、同じ要素に
は同じ参照番号を使用している。本実施例において、鏡
35の替りに固体レーザダイオード62が使用され、第3図
及び第4図の圧電バイモルフ走査器が必要とする周辺ハ
ードウエアの幾分かが省かれる。特に、レンズ系14及び
光変調器13を省くことができる。プリンタ60の光導電部
材17上に潜在的に印字された情報を表わすデジタル化デ
ータ信号に応答して、公知の手段でレーザダイオードに
加えられる励起電流を変動させることによりレーザダイ
オードから発生するレーザビームが変調される。高速走
査方向への光線の任意の逸脱を修正するダイオードレー
ザ62に載置された1mm長GRIN(グレーデツド レフラク
テイブ インデクスロツド)レンズは図示されていな
い。好ましくは円筒状の反射器25が光線を低速走査方向
の小さなスポツトに焦点合せするのに使用される。現在
の電子写真プリンタ光導電部材と両立させるために、一
般的にレーザは可視範囲付近で発光しなければならな
い。
は同じ参照番号を使用している。本実施例において、鏡
35の替りに固体レーザダイオード62が使用され、第3図
及び第4図の圧電バイモルフ走査器が必要とする周辺ハ
ードウエアの幾分かが省かれる。特に、レンズ系14及び
光変調器13を省くことができる。プリンタ60の光導電部
材17上に潜在的に印字された情報を表わすデジタル化デ
ータ信号に応答して、公知の手段でレーザダイオードに
加えられる励起電流を変動させることによりレーザダイ
オードから発生するレーザビームが変調される。高速走
査方向への光線の任意の逸脱を修正するダイオードレー
ザ62に載置された1mm長GRIN(グレーデツド レフラク
テイブ インデクスロツド)レンズは図示されていな
い。好ましくは円筒状の反射器25が光線を低速走査方向
の小さなスポツトに焦点合せするのに使用される。現在
の電子写真プリンタ光導電部材と両立させるために、一
般的にレーザは可視範囲付近で発光しなければならな
い。
第1図及び第2図の実施例の公開実験において、ゼロツ
クス1020コピアを修正して走査器の運動品質の評価に使
用した。光導電部材17上の走査レーザ光線16は均一で繰
返し可能であることが判つた。高速走査方向は水平、す
なわち走査開始検出器33から走査終り検出器34の方向で
あり、低速走査方向は垂直、すなわち光導電部材が前進
する矢符19方向である。音響光学変調器を制御する定周
波ドライバを使用して第8図に示すテストパターン65が
発生される。ドライバは従来の走査開始検出によりトリ
ガされる。ドライバが定周波数で作動し走査開始検出器
が静止しているため、露光界の低速走査方向にグレース
トライプ66が形成される。ストライプの緑は垂直方向に
直線を形成する。これは線ごとに走査を繰り返すること
ができ、悪い場合でスポツト配置誤差はおよそ±125ミ
クロン(0.005インチ)であるという証拠を示す。グレ
イフイールド間の水平間隔すなわちブラツクストライプ
67は一頁にわたる走査速度の均一性の表示を与える。こ
れは高速走査方向に均一な走査速度を有する運動てある
ことを示している。垂直バー間の間隔は125ミクロン
(0.005インチ)以上は変動しない。この公開実験にお
ける走査周波数は400ヘルツであり、走査ビーム振幅は1
59mm(6.25インチ)であつた。光導電部材の結像面から
走査器の鏡35までの距離は559mm(22インチ)でありお
よそ32°の光線偏向に対応している。走査周波数を処理
速度で除すると低速走査方向の走査密度が得られそれは
この場合3点/mm(73点/インチ)(shi)であつた。
クス1020コピアを修正して走査器の運動品質の評価に使
用した。光導電部材17上の走査レーザ光線16は均一で繰
返し可能であることが判つた。高速走査方向は水平、す
なわち走査開始検出器33から走査終り検出器34の方向で
あり、低速走査方向は垂直、すなわち光導電部材が前進
する矢符19方向である。音響光学変調器を制御する定周
波ドライバを使用して第8図に示すテストパターン65が
発生される。ドライバは従来の走査開始検出によりトリ
ガされる。ドライバが定周波数で作動し走査開始検出器
が静止しているため、露光界の低速走査方向にグレース
トライプ66が形成される。ストライプの緑は垂直方向に
直線を形成する。これは線ごとに走査を繰り返すること
ができ、悪い場合でスポツト配置誤差はおよそ±125ミ
クロン(0.005インチ)であるという証拠を示す。グレ
イフイールド間の水平間隔すなわちブラツクストライプ
67は一頁にわたる走査速度の均一性の表示を与える。こ
れは高速走査方向に均一な走査速度を有する運動てある
ことを示している。垂直バー間の間隔は125ミクロン
(0.005インチ)以上は変動しない。この公開実験にお
ける走査周波数は400ヘルツであり、走査ビーム振幅は1
59mm(6.25インチ)であつた。光導電部材の結像面から
走査器の鏡35までの距離は559mm(22インチ)でありお
よそ32°の光線偏向に対応している。走査周波数を処理
速度で除すると低速走査方向の走査密度が得られそれは
この場合3点/mm(73点/インチ)(shi)であつた。
他のテストでは、全頁幅線が走査された。400ヘルツか
ら900ヘルツまで、閉ループ動作中の走査速度の変化は
修正光学系を使用しないで3%以下であつた。開ループ
走査器光学系では修正光学系を使用しないで走査速度誤
差は10%以下に低減された。開ループ動作中は300spiと
仮定すると、走査終りスポツト配置誤差は5ピクセルよ
り小さい。閉ループ制御技術はこの誤差を修正する。
ら900ヘルツまで、閉ループ動作中の走査速度の変化は
修正光学系を使用しないで3%以下であつた。開ループ
走査器光学系では修正光学系を使用しないで走査速度誤
差は10%以下に低減された。開ループ動作中は300spiと
仮定すると、走査終りスポツト配置誤差は5ピクセルよ
り小さい。閉ループ制御技術はこの誤差を修正する。
本発明の走査器のもう一つの特徴は光導電部材表面上の
光線速度はポリゴンスピナや従来技術のバイモルフ走査
器の場合よりも一層一定となることである。ポリゴンス
ピナを使用すると、光線速度は両端位置で最大となり走
査中間位置で最小となる。これはポリゴンスピナの角速
度が一定で且つ回転中心から結像面までのアーム半径が
可変であるためである。本発明により、頁上の速度は走
査外端における最小値から新しい走査位置における最大
値まで変動する。しかしながら、走査速度は圧電結晶駆
動振幅の線型関数ではないため、装置パラメータを最適
化させ結像面にわたつて一定に近い光線速度を発生する
ことができる。このようにして、修正光学系の必要性が
なくなる。第7図は本発明の走査速度を走査レンズに沿
つた位置の関数としてペンタプリズムスピナの走査速度
と比較する分析モデルのいくつかの結果を示す。本モデ
ルにおいて、スピナ及び圧電バイモルフ走査器は共に同
じ周波数で作動して結果が正規化され、従つて走査中心
における速度は等しい。
光線速度はポリゴンスピナや従来技術のバイモルフ走査
器の場合よりも一層一定となることである。ポリゴンス
ピナを使用すると、光線速度は両端位置で最大となり走
査中間位置で最小となる。これはポリゴンスピナの角速
度が一定で且つ回転中心から結像面までのアーム半径が
可変であるためである。本発明により、頁上の速度は走
査外端における最小値から新しい走査位置における最大
値まで変動する。しかしながら、走査速度は圧電結晶駆
動振幅の線型関数ではないため、装置パラメータを最適
化させ結像面にわたつて一定に近い光線速度を発生する
ことができる。このようにして、修正光学系の必要性が
なくなる。第7図は本発明の走査速度を走査レンズに沿
つた位置の関数としてペンタプリズムスピナの走査速度
と比較する分析モデルのいくつかの結果を示す。本モデ
ルにおいて、スピナ及び圧電バイモルフ走査器は共に同
じ周波数で作動して結果が正規化され、従つて走査中心
における速度は等しい。
要約すれば、本発明は均一で繰返し可能な光線出力を有
するレーザ走査器として機能する能力を有する。走査器
の構成は簡単であり、ベアリング、回転子、リンク、ピ
ボツト等の可動機械部は無い。並進スポツト配置誤差は
無くなり、平面上の走査速度はほぼ一定となる。走査周
波数は可撓ビームの寸法を変えることにより容易に変動
させることができ且つ走査は両方向共同じであるため、
本発明の圧電装置は両方向に書き込むことができ、動作
周波数が2倍となる(すなわち、双方向書込み)。
するレーザ走査器として機能する能力を有する。走査器
の構成は簡単であり、ベアリング、回転子、リンク、ピ
ボツト等の可動機械部は無い。並進スポツト配置誤差は
無くなり、平面上の走査速度はほぼ一定となる。走査周
波数は可撓ビームの寸法を変えることにより容易に変動
させることができ且つ走査は両方向共同じであるため、
本発明の圧電装置は両方向に書き込むことができ、動作
周波数が2倍となる(すなわち、双方向書込み)。
要約すれば、本発明の圧電バイモルフ走査器は片持式可
撓ビームを有し、その上にバイモルフ結晶から所定距離
離されて鏡が載置されている。バイモルフ結晶に交流電
圧を加えると、鏡の中央を節として可撓ビームが共振す
る。これにより、走査器は従来技術のバイモルフ走査器
で可能なものよりも大きい偏向角度で光線を偏向させ
る。さらに、鏡は円弧状に振動するのではなく節の周り
を回転する。これにより、さらに光線制御装置を付荷す
る必要性がなくなる。もう一つの実施例において、鏡の
替りにレーザダイオードがバイモルフ走査器の可撓ビー
ム上に載置されている。これにより、コスト及び独立レ
ーザや光変調器等の要素が減少される。
撓ビームを有し、その上にバイモルフ結晶から所定距離
離されて鏡が載置されている。バイモルフ結晶に交流電
圧を加えると、鏡の中央を節として可撓ビームが共振す
る。これにより、走査器は従来技術のバイモルフ走査器
で可能なものよりも大きい偏向角度で光線を偏向させ
る。さらに、鏡は円弧状に振動するのではなく節の周り
を回転する。これにより、さらに光線制御装置を付荷す
る必要性がなくなる。もう一つの実施例において、鏡の
替りにレーザダイオードがバイモルフ走査器の可撓ビー
ム上に載置されている。これにより、コスト及び独立レ
ーザや光変調器等の要素が減少される。
従つて、本発明により前記目的及び利点を完全に満足す
るバイモルフ走査器が提供されることは明白である。本
発明を特定実施例について説明してきたが、同業者であ
ればさまざまな変更や修正を容易に考えられるであろ
う。従つて、発明の精神及び特許請求の範囲に入るこれ
らの変更や修正は全て包含するものとする。
るバイモルフ走査器が提供されることは明白である。本
発明を特定実施例について説明してきたが、同業者であ
ればさまざまな変更や修正を容易に考えられるであろ
う。従つて、発明の精神及び特許請求の範囲に入るこれ
らの変更や修正は全て包含するものとする。
第1図は本発明を実施した電子写真プリンタの略側面
図、第2図は処理部を除去した第1図のプリンタの略平
面図、第3図は本発明の圧電バイモルフ走査器の平面
図、第4図は第3図の走査器の側面図、第5図は一方を
中央軸の周りの鏡の回転を破線で示す可撓ビームの動き
を最端位置で示す走査器の部分平面図、第6図は本発明
の別の実施例を示すプリンタの略平面図、第7図は本発
明の走査速度とスピニングペンタプリズムの走査速度と
の比較を示す図、第8図は線ごとに走査繰返性を示す音
響光学変調器の定周波ドライバから発生するテストパタ
ーンを示す図である。 参照符号の説明 10……電子写真プリンタ 12……圧電バイモルフ走査器 13……光変調器 14……レンズ系 15,35……鏡 17……光導電部材 20……コロナ発生器 21……現像ユニツト 22……給紙装置 23……複写紙 24……レジストレーシヨンローラ 25……反射器 26……アイドラ 27……レジストレーシヨンフインガ 29,30……案内 31……函体 32……駆動ロール 33……走査開始検出器 34……走査終り検出器 37,39……圧電素子 40……圧電バイモルフ結晶 41……切欠板 44……無端ベルトコンベア 46……融着器組立体 48……融着ロール 49……バツクアツプロール 50……支持ブロツク 52……ローラ対 53……プリンタフレーム 54……捕捉トレイ 60……プリンタ 62……固体レーザダイオード
図、第2図は処理部を除去した第1図のプリンタの略平
面図、第3図は本発明の圧電バイモルフ走査器の平面
図、第4図は第3図の走査器の側面図、第5図は一方を
中央軸の周りの鏡の回転を破線で示す可撓ビームの動き
を最端位置で示す走査器の部分平面図、第6図は本発明
の別の実施例を示すプリンタの略平面図、第7図は本発
明の走査速度とスピニングペンタプリズムの走査速度と
の比較を示す図、第8図は線ごとに走査繰返性を示す音
響光学変調器の定周波ドライバから発生するテストパタ
ーンを示す図である。 参照符号の説明 10……電子写真プリンタ 12……圧電バイモルフ走査器 13……光変調器 14……レンズ系 15,35……鏡 17……光導電部材 20……コロナ発生器 21……現像ユニツト 22……給紙装置 23……複写紙 24……レジストレーシヨンローラ 25……反射器 26……アイドラ 27……レジストレーシヨンフインガ 29,30……案内 31……函体 32……駆動ロール 33……走査開始検出器 34……走査終り検出器 37,39……圧電素子 40……圧電バイモルフ結晶 41……切欠板 44……無端ベルトコンベア 46……融着器組立体 48……融着ロール 49……バツクアツプロール 50……支持ブロツク 52……ローラ対 53……プリンタフレーム 54……捕捉トレイ 60……プリンタ 62……固体レーザダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バリー モートン ウオルフ アメリカ合衆国ニユーヨーク州ヨークタウ ンハイツ,ピツケンズ コート 1273 (56)参考文献 特開 昭51−94245(JP,A)
Claims (6)
- 【請求項1】可動光導電部材を有する電子写真プリンタ
内の光線偏向器として使用する圧電レーザ走査器におい
て、 一端が円弧に沿って振動できるように支持部材上に片持
載置された圧電バイモルフ結晶と、 可撓ビームと、 前記可撓ビームを前記バイモルフ結晶に取りつけて両者
の端を相互に固定する手段と、 前記バイモルフ結晶自由端から所定の距離において前記
可撓ビームに固定されている鏡と、 プリンタに前記支持部材を固定する手段と、 所定周波数の交流電圧を前記バイモルフ結晶に印加して
前記バイモルフ結晶を駆動させ実質的に前記鏡の中心を
節として前記可撓ビームを共振させ、前記鏡が並進運動
を行わずに前記節の周りを回転するようにする手段と、 変調されたレーザ光線を回転する前記鏡の中心に指向さ
せて前記プリンタの光導電部材上を走査させる手段、前
記変調されたレーザ光線は前記光導電部材上に静電潜像
を形成するためのデジタル情報を含んでいる、 とを具備する圧電レーザ走査器。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の圧電レーザ
走査器であって、前記レーザ光線を指向させる手段は、
前記レーザ光線を放出するレーザと、受信したデジタル
データ信号に従ってそれを通過する前記レーザ光線を変
調する音響光学変調器と、前記レーザから放出された前
記レーザ光線をコリメートして前記音響光学変調器へ指
向させるレンズ手段とを備えて構成される圧電レーザ走
査器。 - 【請求項3】特許請求の範囲第2項に記載の圧電レーザ
走査器であって、前記変調されたレーザ光線を前記音響
光変調器から前記鏡へ指向させる少なくとも1つの反射
器が更に備えられている圧電レーザ走査器。 - 【請求項4】特許請求の範囲第2項に記載の圧電レーザ
走査器であって、前記音響光変調器の代りに電子光変調
器が用いられる圧電レーザ走査器。 - 【請求項5】特許請求の範囲第1項に記載の圧電レーザ
走査器であって、前記レーザ光線で前記光導電部材を走
査する際に、走査の開始を検出する手段と走査の終りを
検出する手段とが更に備えられている圧電レーザ走査
器。 - 【請求項6】特許請求の範囲第5項に記載の圧電レーザ
走査器であって、前記走査開始検出手段と前記走査終り
検出手段とともに用いられ、前記光導電部材に対し前記
変調されたレーザ光線を2方向に走査させて該光導電部
材上に潜像を形成可能とする回路装置が更に備えられて
いる圧電レーザ走査器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US798091 | 1985-11-14 | ||
| US06/798,091 US4691212A (en) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Piezoelectric optical beam deflector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62182708A JPS62182708A (ja) | 1987-08-11 |
| JPH0774860B2 true JPH0774860B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=25172530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61264863A Expired - Lifetime JPH0774860B2 (ja) | 1985-11-14 | 1986-11-06 | 圧電レ−ザ走査器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4691212A (ja) |
| EP (1) | EP0223535B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0774860B2 (ja) |
| CA (1) | CA1253194A (ja) |
| DE (1) | DE3686312T2 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4844577A (en) * | 1986-12-19 | 1989-07-04 | Sportsoft Systems, Inc. | Bimorph electro optic light modulator |
| JPS63311321A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Sharp Corp | 走査型光プリンタ |
| US5144120A (en) * | 1988-05-11 | 1992-09-01 | Symbol Technologies, Inc. | Mirrorless scanners with movable laser, optical and sensor components |
| US4992890A (en) * | 1989-03-17 | 1991-02-12 | Intergraph Corporation | System for plotting and scanning graphic images |
| US5412198A (en) * | 1989-10-30 | 1995-05-02 | Symbol Technologies, Inc. | High-speed scanning arrangement with high-frequency, low-stress scan element |
| US5168149A (en) * | 1989-10-30 | 1992-12-01 | Symbol Technologies, Inc. | Scan pattern generators for bar code symbol readers |
| US5552592A (en) * | 1989-10-30 | 1996-09-03 | Symbol Technologies, Inc. | Slim scan module with dual detectors |
| FR2675594A1 (fr) * | 1991-04-17 | 1992-10-23 | Foulgoc Patrick | Dispositif pour prise de vue et projection par balayage de l'axe d'observation ou de projection. |
| WO1992006398A1 (fr) * | 1990-10-02 | 1992-04-16 | Patrick Foulgoc | Dispositif de prise de vue et de projection |
| IT1242638B (it) * | 1990-11-15 | 1994-05-16 | Hal 9000 Informatica Srl | Deflettore alternativo di luce laser |
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