彩色雷射印表機的製作方法
2023-10-05 04:57:29 1
專利名稱:彩色雷射印表機的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種彩色雷射印表機,而更為具體地,涉及一種利用單一雷射掃描裝置生成彩色圖像的彩色雷射印表機。
背景技術:
各種單色雷射印表機採用單一雷射掃描裝置(LSU)和單一有機光電導管(OPC)式感光鼓,由於它們只把黑色墨汁轉印到一張紙上面。相反,各種彩色印表機需要4部LSU和4隻OPC式感光鼓以便把4種色汁,諸如黑色(B)、紅色(M)、黃色(Y)和蘭色(C),轉印到一張紙上。一如圖1A之中所示,彩色雷射印表機包括OPC式感光鼓100-K、100-C、100-M和100-Y,分別用於黑色、蘭色、紅色和黃色;LSU 102-K、102-C、102-M和102-Y,用於通過使各雷射光束掃過充電到預定電位的感光鼓100-K、100-C、100-M和100-Y來形成各靜電潛像;顯影裝置105-K、105-C、105-M和105-Y,用於以4色顯影溶液使各靜電潛像顯影;轉印帶108,用於使顯影出的各圖像轉印在OPC感光鼓100-K、100-C、100-M和100-Y上;轉印裝置110,用於使疊置在轉印帶108上的4色圖像轉印到紙頁P上面;以及固影裝置115,用於通過加熱和施壓使轉印的圖影固定在紙頁P上。參照編號104指明一色料盒。
一如上述,為了生成彩色圖像,通常的彩色雷射印表機採用OPC式感光鼓100-K、100-C、100-M和100-Y,分別用於黑色、蘭色、紅色和黃色;以及4部LSU 102-K、102-C、102-M和102-Y,對應於4種顏色。
LSU是一種可使雷射光束掃描光敏媒體一諸如-OPC式感光鼓—並形成靜電潛像的裝置。參照圖1B,典型的LSU包括光源107;轉動多面鏡109,由馬達(未畫出)驅動以轉動並反射由光源107發出的光線;f-θ透鏡115,用於使由轉動多面鏡109反射的光束聚焦成沿著感光鼓110表面上的掃描線118、具有適當直徑的光點;以及反射器120,設置在f-θ透鏡115與感光鼓110之間的光路上用於反射入射光線,以致穿過f-θ透鏡的光束被引向感光鼓110。預定的靜電潛像通過控制光源107的開/關狀態被形成在感光鼓110上。
其次,一準直透鏡122,用於使入射光束轉換為對於準直透鏡122軸線的平行光束,以及一柱面透鏡135,用於使平行光束會聚於轉動多面鏡109的一個反射表面,都設置得沿著光源107與轉動多面鏡109之間的光路上。參照編號125指明一傳感器,用於檢測掃描線118開始所在的位置。
這裡,來自光源107的光束被準直透鏡122轉換為平行光束,而此平行光束穿過柱面透鏡135並被轉動多面鏡109反射。被反射離開轉動多面鏡109的光束穿過f-θ透鏡115,而光束的光路被反射器120改變,以致光束被聚焦成感光鼓110上沿著掃描線118的一點處的一個光點。
設計如上的彩色雷射印表機由於製造成本高而尚未普及。各LSU的價格是一部彩色雷射印表機總成本的最大百分數。因此,降低一部彩色雷射印表機的一種途徑是盡最減少其中所用LSU的數量。
這種類型彩色雷射印表機的另一問題是,為每一顏色驅動轉動的多邊鏡具的一主軸馬達所產生的跳動和周期性振蕩是隨每一LSU而變的。這樣就導致在單獨一條直線被列印在紙頁上時,4種顏色沿著不同的直線被列印出來,因而降低了列印質量。為解決這些問題,通常的彩色雷射印表機需要一種針對跳動和周期性振蕩的電氣、機械或光學調節。然而,這一過程增加了製造成本。
最近,為了降低製造成本,一直在從事關於儘量減少LSU數量的研究。具有單一LSU的各種通常的彩色雷射印表機的一項範例披露在日本有待公開的專利申請第2000-43333A號之中。參照圖2,這種通常的彩色雷射印表機包括一主軸馬達142、一轉動多面鏡143和第一到第四雷射二極體140a-140b,後者並列配置以致發自每一二極體140a-140d的光束以不同的入射角照射轉動多面鏡143。
在設計如上的彩色雷射印表機中,4支光束以不同的角度經由轉動多面鏡143反射,這就需要一個大厚度的f-θ透鏡。然而,如所熟知,大厚度的f-θ透鏡是比較難以製作的。
其次,反射離開轉動多面鏡143的各光束,相對於每一光束經由它們分別反射的反射器144a-144d和相對於每一分束分別聚焦在它們上面的第一到第四感光鼓147a-147d,具有不同的焦距。由於它們的焦距不同,每一顏色的一個光點形成在每一感光鼓147a-147d上的不同位置處,而因此,第一到第四校正透鏡146a-146d分開設置以使各像差相等。總的說來,這種結構增加了製造和組裝成本。其次,在對比於使用4部LSU的一種彩色雷射印表機時,這種彩色雷射印表機在光學特性方面的優點有限。
各種通常的彩色雷射印表機的另一範例披露在美國專利第6061079號之中。參照圖3A,這種彩色雷射印表機在某些方面具有與早先援引的日本有待公開專利申請第2000-43333A號類似的結構。亦即,此彩色雷射印表機包括一主軸馬達152、一轉動多面鏡153和第一到第四雷射二極體150a-150d,並列配置(亦即依次在縱向上),以致發自每一二極體150a-150d的光束以不同角度射在轉動多面鏡153上。
在示於圖3A之中的彩色雷射印表機中,一f-θ透鏡155與每一用於4種不同顏色的第一到第四感光鼓160a-160d之間的距離是相等的;由轉動多面鏡153反射的4支光束穿過此f-θ透鏡而各光束聚焦在各感光鼓上。一如圖3B之中所示,每一第一到第四光束I、II、III和IV,由f-θ透鏡予以反射以致採取不同的光路。經由一稜鏡式反射器156被反射,並經由每一柱面透鏡158a-158d對應於每一顏色被聚焦在每一感光鼓160a-160d附近。
然而,設計如上的彩色雷射印表機的一項缺點是,由於每一4支光束I、II、III和IV在不同的鉛直位置處穿過f-θ155透鏡,所以它的厚度很大。一如上述,這使得難以製造f-θ透鏡155而又增加製造成本。另一缺點出自以下事實,即分別的柱面透鏡158a、158b、158c和158d用以使4支光束聚焦在各感光鼓附近。由於4隻柱面透鏡158a、158b、158c和158d造成不同大小的色差並導致組合在一起時的組裝誤差,所以結果是,儘管只用一部LSU,單行指令會導致沿著不同各行列印出4種顏色,從而降低了列印質量。
發明內容
為解決上述一些問題,本發明的目的是提供一種彩色雷射印表機製作得採用一小厚度的f-θ透鏡,依靠的是分別設置許多光源並使各光信號在經由一偏振稜鏡把發自許多光源的各光束組合起來之後通過此f-θ透鏡以便利用許多光路變更裝置使f-θ透鏡與用於每一顏色的一感光鼓之間的各光路長度相等。
按照本發明的一個方面,提供一種利用單一雷射掃描裝置生成彩色圖像的彩色雷射印表機。此彩色雷射印表機包括一發光裝置,包括第一和第二雷射二極體,用於發射具有一種偏振的各光束;一偏振稜鏡,用於根據偏振方向傳送或反射各入射光束;以及第三和第四雷射二極體,設置在相對於偏振稜鏡與第一和第二雷射二極體不同的方向上;一轉動多面鏡,反射沿著同一光路發自發光裝置的光束;一f-θ透鏡,使由轉動多面鏡反射的光束聚焦;第一和第二偏振分光鏡,各自根據偏振方向傳送或反射穿過f-θ透鏡的光束;以及第一到第四感光裝置,經由第一和第二偏振分光鏡反射和傳送的各光束射在它們上。在此彩色雷射印表機中,f-θ透鏡與每一第一到第四感光裝置之間的各光路長度相等。此彩色雷射印表機還包括一種光路變更裝置,設置在經由第一和第二偏振分光鏡傳送的各光束分別沿之行進的各光路上。
本發明還提供一種利用單一雷射掃描裝置生成彩色圖像的彩色雷射印表機,它包括一發光裝置,包括第一和第二雷射二極體,用於發射具有一種偏振的各光束;一偏振稜鏡,用於根據偏振方向傳送或反射各入射光束;以及第三和第四雷射二極體,設置在相對於偏振稜鏡與第一和第二雷射二極體不同的方向上;一轉動多面鏡,反射沿著同一光路發自發光裝置的光束;一f-θ透鏡,使由轉動多面鏡反射的光束聚焦;一第一光路變更裝置,使穿過f-θ透鏡分成沿著兩條光路行進的第一和第二光束;第一和第二偏振分光鏡,各自根據偏振方向傳送或反射由第一光路變更裝置分成的第一和第二光束;以及第一到第四感光裝置,經由第一和第二偏振分光鏡反射和傳送的各光束射在它們上。在此彩色雷射印表機中,f-θ透鏡與每一第一到第四感光裝置之間的各光路長度相等。
其次,此彩色雷射印表機包括第二和第三光路變更裝置,設置在經由第一和第二偏振分光鏡反射的各光束分別沿之行進的各光路上。此印表機還包括各傳送型平板玻璃,設置在第一偏振分光鏡與第二光路變更裝置之間和第二偏振分光鏡與第三光束變更裝置之間。此印表機還包括第四和第五光路變更裝置,設置在經由第一和第二偏振分光鏡傳送的各光束分別沿之行進的各光路上。
本發明的以上目的和優點通過參照附圖詳細說明其各示範實施例將變得更為明顯,附圖中圖1A表明具有4部雷射掃描裝置(LSU)的一種通常的彩色雷射印表機;圖1B表明一種通常的LSU的結構;圖2表明通常彩色雷射印表機的一項範例;圖3A表明通常彩色雷射印表機的另一範例;圖3B是圖3A部分「A」的放大視圖;圖4表明符合本發明第一實施例的一種彩色雷射印表機的結構;圖5表明在符合本發明的一種彩色雷射印表機中採用的一種發光裝置;以及圖6表明符合本發明第二實施例的一種彩色雷射印表機的結構。
具體實施例方式
參照圖4,符合本發明第一實施例的一種彩色雷射印表機包括一發光裝置10,具有許多光源用於發射S-偏振和P-偏振光束;一轉動多面鏡15,用於反射發自發光裝置10的各光束;一f-θ透鏡20,用於使由轉動多面鏡15反射的各光束聚焦;以及第一和第二偏振分光鏡21和22,用於根據偏振方向傳送或反射穿過f-θ透鏡20的各光束。
一如圖5之中所示,發光裝置10包括第一和第二雷射二極體1和2,用於發射諸如各P偏振光束等具有一種偏振的各光束;第三和第四雷射二極體3和4,與第一和第二雷射二極體1和2分開設置並在不同方向上,用於發射各S偏振光束;以及一偏振稜鏡5,位於第一和第二雷射二極體1和2與第三和第四雷射二極體3和4的光柱之間的交匯處,並且根據偏振方向傳送或反射入射光束。
比如,第一雷射二極體1可以設置在第二雷射二極體2的上方,二者都發射P偏振光束。第三雷射二極體3可以設置在第四雷射二極體4的上方,二者都發射S偏振光束。
分別從第一和第二雷射二極體1和2與第三和第四雷射二極體3和4沿著不同的光路發出的第一和第二光束I和II,經由偏振稜鏡5沿著同一光路被引向轉動多面鏡(rotary polygon mirror)15。一準直透鏡7可以設置在第一到第四雷射二極體1、2、3和4中的每一個與偏振稜鏡5之間的每一光路上以便把來自每一雷射二極體1、2、3和4的光束轉換成平行光束。其次,一柱面透鏡8可以設置以便把穿過偏振稜鏡5的光束聚焦到轉動多面鏡15上。
發自設計如上的發光裝置10的各P和S偏振光束由轉動多面鏡15反射並穿過f-θ透鏡20。隨著一主軸馬達14轉動轉動多面鏡15,各反射表面連續轉動,使得光束被射的位置逐漸移動而生成一掃描線。經由f-θ透鏡20聚焦的S偏振和P偏振光束進入第一和第二偏振分光鏡21和22。
第一和第二偏振分光鏡21和22最好是具有同樣的特性,因為它們反射S偏振和P偏振光束之一而傳送另一光束。比如,兩個偏振分光鏡21和22可以設計得反射一S偏振光束而傳送一P偏振光束。反過來,它們也可以設計得反射一P偏振光束而傳送一S偏振光束。
最好是,第一和第二偏振分光鏡21和22設置成經由偏振分光鏡21和22二者中的任一反射的光束可以沿著不同的各光路行進。比如,第一和第二偏振分光鏡21和22可以具有平板型式並設置成一V形。相反,六面體形偏振分光鏡可予以採用而使它們的各鏡面設置成一V形。
在第一和第二偏振分光鏡21和22上反射的各光束分別射在諸如第一和第二感光鼓31和32等感光裝置上。其次,經由第一和第二偏振分光鏡21和22傳送的各光束分別射在第三和第四感光鼓33和34上。這裡,如果從f-θ透鏡20至第一到第四感光鼓31、32、33和34的光路分別被表示為第一、第二、第三和第四光路L1、L2、L3和L4,最好是將第一到第四感光鼓31、32、33和34配置成使得第一到第四光路L1、L2、L3和L4具有相等的長度(L1=L2=L3=L4)。
其次,第一和第二光路變更裝置35和36可以設置在第一偏振分光鏡21與第三感光鼓33之間和第二偏振分光鏡22與第四感光鼓34之間。第一和第二光路變更裝置35和36可以用以使第三和第四光路L3和L4的長度等於第一和第二光路L1和L2的長度。亦即,第一和第二光路變更裝置35和36的位置予以改變以使第一到第四光路L1-L4的長度相等。這裡,光路變更裝置35和36可以是一種反射器或偏振分光鏡。
符合本發明第二實施例的一種彩色雷射印表機現在將參照圖6予以說明。
符合本發明第二實施例的彩色雷射印表機包括一發光裝置50,具有許多光源用於發射S和P偏振光束;一轉動多面鏡55,用於反射發自發光裝置50的各光束;一f-θ透鏡60,用於使由轉動多面鏡55反射的各光束聚焦;以及許多光路變更裝置65、75、76、77和78,用於在不同各方向上反射穿過f-θ透鏡60的各光束。
發光裝置50具有與上述本發明第一實施例中發光裝置10同樣的結構。亦即,發光裝置50包括第一和第二雷射二極體1和2,用於在一個方向上發射各光束;第三和第四雷射二極體3和4,與第一和第二雷射二極體1和2分開設置,用於發射以不同角度偏振的各光束;以及一偏振稜鏡5,用於根據偏振方向傳送或反射來自第一到第四光源1-4的各光束,以致各光束沿著同一光路行進。
沿著同一光路行經發光裝置50的光束然後在經過轉動多面鏡55和f-θ透鏡60之後進入具有第一和第二反射表面65a和65b的第一光路變更裝置65。穿過f-θ透鏡60的光束經反射離開第一和第二反射表面65a和65b以沿著兩條不同的光路行進。比如,第一光路變更裝置65可以具有三角形或楔形的截面以構成第一和第二反射表面65a和65b。
第一和第二偏振分光鏡67和68,用於根據偏振方向傳送或反射各入射光束,位於各光束行經第一光束變更裝置65的兩條光路上。由第一光路變更裝置65分開的兩支光束經由第一和第二偏振分光鏡67和68被傳送和反射並被分離成為沿著第一到第四光路L1-L4行進的4條光束。在偏振分光鏡67和68處分離成的4條光束被掃描到對應於相應光束的第一到第四感光鼓71-74上面。這裡,最好是,分別從第一光路變更裝置65至第一到第四感光鼓71-74的第一到第四光路L1-L4具有相等的長度。
為了使第一到第四光路L1-L4的長度相等,第二和第三光路變更裝置75和76可以分別設置在第一偏振分光鏡67與第三感光鼓73之間和第二偏振分光鏡68與第二感光鼓72之間的光路上。其次,第四和第五光路變更裝置77和78可以設置在第一偏振分光鏡67與第一感光鼓71之間和第二偏振分光鏡68與第四感光鼓74之間的光路上。
傳送型平板玻璃(plate glass)79和80最好是分別設置在第一偏振分光鏡67與第二光路變更裝置75之間和第二偏振分光鏡68與第三光路變更裝置76之間的各光路上。沿著第一和第四光路L1和L4行進的各光束是分別經由第一和第二偏振分光鏡67和68傳送的。考慮到這一點,設置了傳送型平板玻璃79和80以傳送沿著第二和第三光路L2和L3行進的各光束,以致它們可以與沿著第一到第四光路L1和L4行進的各光束具有相同的特性。
現在說明設計如上的彩色雷射印表機的操作。符合本發明的彩色雷射印表機構作成使得從設置在不同各方向上的第一和第二光源1和2以及第三和第四光源3和4向不同各方向發射的光束經由偏振稜鏡5沿著同一光路行進。這種結構在發自第一和第四光源1-4的各光束經由偏振稜鏡5沿著同一光路行進時減小了整個光束的橫截面積。換句話說,與第一到第四光源平行(即依次在縱向上)配置的傳統結構相比,這樣可減小光束橫截面積。這本身又減小了在由轉動多面鏡55反射之後射在f-θ透鏡60上的光束的橫截面積。本發明允許使用具有較小厚度的f-θ透鏡60。
隨著f-θ透鏡60的厚度減小,f-θ透鏡就變得較易製造了,並呈現較好的性能。這樣,使用易於製造的f-θ透鏡60可降低製造成本而又提高生產率。
穿過f-θ透鏡60的光束由第一光路變更裝置65分為沿著兩條光路行進的兩支光束。各光束根據偏振方向經由第一和第二偏振分光鏡67和68傳送或反射並分離成為沿著第一到第四光路L1-L4行進的四支光束。於是,第二到第五光路變更裝置75-78如此設置,以致使第一到第四光路L1-L4的長度相等。這樣最終就使光束所穿過的f-θ透鏡60與光束聚焦在上面的、用於每一顏色的感光鼓71、72、73和74之間的各焦距相等。因而,不再需要一單獨的校正透鏡用於使各焦距相等。
其次,具有很小厚度的f-θ透鏡60可保證在感光鼓71、72、73和74上的準確聚焦,不再需要一單獨的聚焦裝置。
通過一如上述的操作,掃描到用於每一顏色的感光鼓71、72、73和74上面的各光束依次被轉印到一轉印帶83。
一如上述,符合本發明的一種彩色雷射印表機利用單一LSU生成彩色圖像,從而顯著地降低了製造成本。其次,此彩色雷射印表機使用一個轉動多面鏡和f-θ透鏡,從而減少了組裝時間並提高了生產率。這是由於這不再需要電氣、機械和光學調節,而在通常的彩色雷射印表機中原來是需要的,那時四個轉動多面鏡用以減少分別由使轉動多面鏡轉動的各主軸馬達產生的細微跳動和周期性振蕩。另外,減至最低的跳動特性可保證高速列印和高質量圖像。
其次,本發明製作得以致用於發射具有一種偏振的各光束的多個光源是分別配置的,而發自這多個光源的各光束由一編振稜鏡組合起來以進入一f-θ透鏡,從而需要一具有小厚度的f-θ透鏡。因而,這就使得較易製造具有優良性能的f-θ透鏡。
權利要求
1.一種彩色雷射印表機,用於利用單一一個雷射掃描裝置產生一彩色圖像,此彩色雷射印表機包括一發光裝置,包括用於發射一種偏振光束的第一和第二雷射二極體;一用於根據偏振方向傳送或反射入射光束的偏振稜鏡;以及第三和第四雷射二極體,相對於偏振稜鏡設置在與第一和第二雷射二極體不同的方向上;一轉動多面鏡,反射從發光裝置沿同一光路發出的光束;一f-θ透鏡,使由轉動多面鏡反射的光束聚焦;第一和第二偏振分光鏡,他們中的每一個根據偏振方向傳送或反射穿過f-θ透鏡的光束;以及第一到第四感光裝置,經由第一和第二偏振分光鏡反射和傳送的各光束射在它們上;其中f-θ透鏡與第一到第四感光裝置中的每一個之間的光路的長度彼此相等。
2.按照權利要求1所述的彩色雷射印表機,其中第一和第二偏振分光鏡設置成一V形。
3.按照權利要求1或2所述的彩色雷射印表機,還包括光路變更裝置,設置在經由第一和第二偏振分光鏡傳送的各光束分別沿之行進的各光路上。
4.一種彩色雷射印表機,用於利用單一一個雷射掃描裝置產生彩色圖像,此彩色雷射印表機包括一發光裝置,包括用於發射一種偏振光束的第一和第二雷射二極體;一用於根據偏振方向傳送或反射入射光束的偏振稜鏡;以及第三和第四雷射二極體,相對於偏振稜鏡設置在與第一和第二雷射二極體不同的方向上;一轉動多面鏡,反射從發光裝置沿同一光路發出的光束;一f-θ透鏡,使由轉動多面鏡反射的光束聚焦;一第一光路變更裝置,使穿過f-θ透鏡的光束分為沿著兩條光路行進的第一和第二光束;第一和第二偏振分光鏡,他們中的每一個根據偏振方向傳送或反射由第一光路變更裝置分成的第一和第二光束;以及第一到第四感光裝置,經由第一和第二偏振分光鏡反射和傳送的各光束射在它們上;其中f-θ透鏡與第一到第四感光裝置中的每一個之間的光路的長度彼此相等。
5.按照權利要求4所述的彩色雷射裝置,其中第一光路變更裝置具有三角形或楔形截面。
6.按照權利要求4或5所述的彩色雷射印表機,還包括第二和第三光路變更裝置,設置在經由第一和第二偏振分光鏡反射的各光束分別沿之行進的各光路上。
7.按照權利要求6所述的彩色雷射印表機,還包括各傳送型平板玻璃,設置在第一偏振分光鏡與第二光路變更裝置之間和第二偏振分光鏡與第三光路變更裝置之間。
8.按照權利要求4或5所述的彩色雷射印表機,還包括第四和第五光路變更裝置,設置在經由第一和第二偏振分光鏡傳送的各光束分別沿之行進的各光路上。
9.按照權利要求1、2、4或5之中任何一項所述的彩色雷射印表機,還包括各準直透鏡,分別設置在偏振稜鏡與第一、第二、第三和第四雷射二極體之間。
10.按照權利要求9所述的彩色雷射印表機,還包括一柱面透鏡,設置在偏振稜鏡與轉動多面鏡之間。
全文摘要
一種彩色雷射印表機,利用單一雷射掃描裝置生成彩色圖像;包括發光裝置,包括第一和第二雷射二極體發射具有偏振的光束;偏振稜鏡,根據偏振方向傳送或反射入射光束;第三和第四雷射二極體,設置在相對於偏振稜鏡與第一和第二雷射二極體不同的方向上;一轉動多面鏡,反射沿同一光路發自發光裝置的光束;一f-θ透鏡,使由轉動多面鏡反射的光束聚焦;第一和第二偏振分光鏡,各自根據偏振方向傳送或反射穿過f-θ透鏡的光束;第一到第四感光裝置,經由第一和第二偏振分光鏡反射和傳送的各光束射在它們上。f-θ透鏡與每一第一到第四感光裝置之間的各光路長度是相等的。
文檔編號B41J2/44GK1456944SQ0310819
公開日2003年11月19日 申請日期2003年3月31日 優先權日2002年5月10日
發明者成富鉉, 李哲雨, 洪舜教, 許榮佑 申請人:三星電子株式會社