JP2004001396A - Optical writing device and image forming device - Google Patents
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Abstract
【課題】低い解像度の発光体アレイを使用しても高解像度の画像露光を可能とする。
【解決手段】発光体アレイ102の各発光体101から放射された光の光路を光路シフト手段301によってシフトさせることで、画素ピッチ間が補完された光照射を記録体201に対して行なう。光路シフト手段301は、垂直配向膜304が内面に形成された一対の透明な基板303間にホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶層305を充填して形成する。このような光路シフト手段301に対して、液晶層305に沿わせて配置された電極対307に電圧を印加し、これによって液晶層305内に基板面法線方向及び発光体101の配列方向と略直交する方向に電界を発生させる。これにより、光路シフト手段301は光路シフト機能を発揮する。
【選択図】 図2A high-resolution image exposure can be performed even when a low-resolution illuminant array is used.
An optical path of light emitted from each light emitting body of a light emitting body array is shifted by an optical path shift unit, so that light irradiation in which pixel pitches are complemented is performed on a recording body. The optical path shifting means 301 is formed by filling a liquid crystal layer 305 made of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment between a pair of transparent substrates 303 each having a vertical alignment film 304 formed on an inner surface thereof. A voltage is applied to the electrode pair 307 disposed along the liquid crystal layer 305 to such an optical path shift means 301, whereby the normal direction of the substrate surface and the arrangement direction of the luminous bodies 101 are arranged in the liquid crystal layer 305. An electric field is generated in a direction substantially orthogonal. As a result, the optical path shifting means 301 exhibits an optical path shifting function.
[Selection] Figure 2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光体アレイを用いた光書込み装置及びこの光書込み装置を用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式のコピー、プリンタ、FAX、あるいはそれらの複合機(MFP)、感光性材料を用いた写真露光機やプリンタ、感熱性材料を用いたプリンタやFAX等の画像形成装置では、画像形成エンジンとして、発光体アレイを用いた光書込み装置を用いることがある。
【0003】
このような発光体アレイを用いた光書込み装置においては印字画像の解像度を高くするためには、発光体アレイが備える複数個の発光体の間隔を狭くしなければならない。例えば、画素ピッチが1200dpiである発光体アレイを製造しようとすると、発光体ピッチは約21μmとなる。ところが、この場合には、ワイヤボンディングなどの実装技術を高密度化しなければならず、コストが高くなってしまう。
【0004】
そこで、従来、低い解像度の発光素子アレイを使用しながらも、偏光面を90度回転させる強誘電性液晶セルと複屈折板とを組み合わせることによって電気光学的に露光位置を変化させる結像位置制御手段を用いることで、高い解像度で印刷することができるようにした光書込み装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
図31は、特許文献1にも記載されているような従来の光書込み装置の一例を示す縦断側面図である。このような光書込み装置について、以下、簡単に説明する。
【0006】
一対の透明な基板1上に一対の透明電極2と水平配向膜3とが形成され、二枚の基板1の間にはキラルスメクチックC相からなる強誘電性液晶からなる液晶層4が挟まれている。液晶層4の厚さは、キラルスメクチックC相の螺旋ピッチよりも小さくされている。これにより、液晶層4は、表面安定化型強誘電性液晶セルとされている。
【0007】
ここで、液晶層4としては、電界切換え時における液晶ダイレクタの配向方向の変化が45度となるような液晶材料が用いられている。このため、液晶ダイレクタの方向が入射光の直線偏光面と平行あるいは45度の関係となるように切換えることで、偏光面を90度回転させることが可能となる。
【0008】
また、液晶層4を構成する液晶セルの後に複屈折板5を設けておくと、複屈折板5に対して常光成分となる偏光面の時に光は直進し、異常光成分となる偏光面の時に光は平行にシフトする。この際、光路のシフト量は、複屈折板5の光学軸の方向や厚みによって決まる。
【0009】
そこで、こうして構成されている光路シフト手段6を発光体アレイ7と記録体8との間に介在させることで光書込み装置が構成される。このような光書込み装置では、発光体アレイ7に複数個設けられた発光体9が放射した光が図示しないレンズによって集束され、その後に光路シフト手段6を介して記録体8に照射される。この際、透明電極2を介して液晶層4に印加する電界の極性をスイッチング動作することで、液晶層4の自発分極の方向が切替わる(図31中、○内に●の記号の方向と○内に×の記号の方向とで表す)。これにより、発光体アレイ7から放射された光は、光路シフト手段6における自発分極方向の切換え動作に応じて、発光体9の配列ピッチの1/2のピッチで記録体8が露光される。つまり、発光体9がNμm間隔で配列されているとすると、その配列方向にN/2μmずらして記録体8を露光することが可能となる。
【0010】
したがって、このように構成された光書込み装置を画像形成装置に用いることで、低い解像度の発光体アレイを使用しても、高い解像度で印刷することができる。しかも、液晶層4として紹介した表面安定化型強誘電性液晶セルは、高速スイッチングが可能であり、高速な光路シフトが実現できるという利点もある。
【0011】
【特許文献1】
特開平8−118726号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図31に例示したような光書込み装置には、以下のような課題がある。
(1)表面安定型強誘電性液晶セルは、セルギャップの制御が高精度に要求されるため、発光体アレイの大きさに対応した面積での作製が困難である。
(2)表面安定型強誘電液晶セルは、光路中に透明電極対が必要であり、セルの透過率が低下する。
(3)複屈折板として機能する光学結晶は一般に高価であり、発光体アレイの大きさに対応した面積の光学結晶を用いることはコストが高くなる。
(4)光複屈折板中を直進する光路と斜めに進む光路を切換えるため、両光路には光路長差が生じて焦点位置がずれる。
(5)光路の移動量は光学結晶の複屈折性と厚みで決まってしまうため、光路の移動量は固定化されている。
【0013】
本発明の目的は、上記(1)〜(5)に示す課題を解決しつつ、低い解像度の発光体アレイを使用しても高解像度の画像露光が可能な光書込み装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、複数個の発光部を予め決められた画素ピッチで配列する発光体アレイと、前記発光部が放射した光を記録体上に集束させるレンズと、前記発光部から放射された光を前記発光部の配列方向に電気的にシフト可能な光路シフト手段とを有し、前記光路シフト手段を駆動制御することにより前記発光部から放射された光をシフトさせ、これによって前記画素ピッチ間が補完された光照射を前記記録体に対して行なうようにした光書込み装置において、前記光路シフト手段は、前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に配置されてスペーサにより対向間隔が規制される一対の透明な基板と、前記基板の内面側に設けられた垂直配向膜と、前記基板間に垂直配向膜を介して充填され、前記垂直配向膜によってホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶層と、前記光路を挾む位置に配置された電極対に電圧を印加することにより、前記液晶層内に前記基板面法線方向及び前記発光部の配列方向と略直交する方向に電界を発生させる電界発生手段と、を具備する。
【0015】
したがって、電極対を介して液晶層に印加する電界の極性をスイッチング動作することで、液晶層は光路シフト機能を発揮し、画素ピッチ間が補完された光照射を記録体に対して行なうことが可能となる。これにより、低い解像度の発光体アレイを使用しても、高解像度の画像露光が可能である。この際、垂直配向のキラルスメクチックC相の液晶層に水平電界を印加することになるので、
(1)液晶の自発分極による高速応答が可能であり、
(2)光路中に透明電極が無いため光利用効率が高く、
(3)電界強度に応じてシフト量が調整可能であり、更に、
(4)シフト時の光路長の変化が無い、
という優れた作用が奏され、高速で高精細な光書込みが可能となる。
【0016】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光書込み装置において、光路のシフト方向が平行となるように前記光路シフト手段を複数層重ね、前記電界発生手段は、それぞれの前記光路シフト手段を独立して駆動する。
【0017】
したがって、画素位置を例えば4倍などの多値に増倍することが可能となる。
【0018】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の光書込み装置において、前記液晶層をその厚み方向に分割する中間層を設け、この中間層の少なくとも一面には垂直配向膜が形成されている。
【0019】
したがって、光路シフト量を大きく設定するために液晶層部分の厚みを厚く構成する場合でも、中間層の存在により液晶層中央部付近の配向安定性が向上する。これにより、液晶層全体の垂直配向性が向上し、垂直配向性の不良による透過率の低下が防止される。
【0020】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の光書込み装置において、前記スペーサの内側に前記電極対が設けられている。
【0021】
したがって、電極対の間隔を狭く設定できるので、効率良く液晶層内に電界を印加できる。また、電極対がスペーサを兼用する場合には、部品点数を減らすことが可能である。また、液晶層厚みを確実に均一化することができるので、液晶層内に均一な水平電界を印加することができる。これにより、比較的簡単な構成で、光路シフトの位置精度の高い光書込み装置が得られる。
【0022】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に、前記光路シフト手段による光路のシフト方向と平行な偏光面の光のみを透過する直線偏光板を介在させた。
【0023】
したがって、光路シフト手段に入射する光に不要な偏光面の光が混ざっている場合、光路シフトされない光の成分が記録体上の不要な位置に露光され、コントラスト比の低下をもたらす。これに対して、本発明では、直線偏光板の作用によって、光路シフト手段に入射する光が確実に光路の移動方向に平行な直線偏光のみとなるので、不要な光の発生が防止され、高精細で高コントラストの光書込み装置が得られる。
【0024】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に光シフト方向が平行となるように、少なくとも二つの前記光路シフト手段を配置し、これらの光路シフト手段の間に直線偏光面を略90度回転させる偏光面回転素子を配置した。
【0025】
したがって、光路シフト手段に無偏光の光を入射した場合、一方の光路シフト手段に入射した光のうち、異常光成分は光路がシフトされ、常光成分はそのまま直進して出射する。次に、偏光面回転素子で偏光面が90度回転すると、一方の光路シフト手段でシフトされた光はもう一方の光路シフト手段の常光成分となって直進し、一方の光路シフト手段を直進した光はもう一方の光路シフト手段の異常光成分となってシフトする。したがって、両光路シフト手段のシフト量が同一となるように設定しておけば、全ての偏光成分を同一方向にシフトすることができ、一方向の直線偏光を用いる場合に比べて、光の利用効率を略2倍とすることが可能となる。
【0026】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光書込み装置において、前記液晶層をその厚み方向に略均しい厚みに分割し直線偏光面を略90度回転させる偏光面回転素子からなる中間層を設け、この中間層の少なくとも一面には垂直配向膜が形成されている。
【0027】
したがって、光路シフト量を大きく設定するために液晶層部分の厚みを厚く構成する場合でも、中間層の存在により液晶層中央部付近の配向安定性が向上する。したがって、垂直配向性の不良による透過率の低下が防止される。しかも、液晶層中の中間層に偏光面回転素子が設けられていることから、光路シフト手段を構成する基板枚数を減少することが可能となる。さらに、偏光面回転素子により界面反射の影響が少なくなるため、素子全体の透過率が向上する。
【0028】
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7の何れか一記載の光書込み装置において、前記一対の透明な基板の内、発光体アレイ側の基板の厚みがレンズ側の基板の厚みよりも薄い。
【0029】
したがって、発光体アレイ側の基板の厚みをレンズ側の基板の厚みよりも薄くすることで、光路シフト手段を発光体アレイに近接させて配置させること、即ち、発光体アレイから出射した放射光の広がりが小さい領域に光路シフト手段の液晶層を配置できるので、光路シフトに必要な液晶層の有効面積を小さくすることができる。また、液晶層の有効面積が小さいと電極間隔を狭く設定することができるので、比較的低電圧でも高電界を印加することができ、このような高電界の印加により高速な光路偏向動作が可能となり、高速な光書込み装置が得られる。さらには、液晶材料の使用量が低減するためコストダウンも図れる。
【0030】
請求項9記載の発明は、請求項1ないし7の何れか一記載の光書込み装置において、前記一対の透明な基板の内、記録体側の基板の厚みがレンズ側の基板の厚みよりも薄い。
【0031】
したがって、光路シフト手段を記録体に近接させて配置させること、即ち、放射光が記録体上に集光する直前の光の広がりが小さい領域に光路シフト手段の液晶層を配置できるので、光路シフトに必要な液晶層の有効面積を小さくすることができる。また、液晶層の有効面積が小さいと電極間隔を狭く設定することができるので、比較的低電圧でも高電界を印加することができ、このような高電界の印加により高速な光路偏向動作が可能となり、高速な光書込み装置が得られる。さらには、液晶材料の使用量が低減するためコストダウンも図れる。
【0032】
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか一記載の光書込み装置において、前記レンズの開口数(NA)をA、前記光路シフト手段の前記基板の屈折率をn、前記レンズの焦点位置から前記光路シフト手段の前記液晶層までの最大距離をTとしたときに、前記電極対の間隔dが以下の関係式
2T×A/n ≦ d ≦ 2T×A
を満たす。
【0033】
したがって、レンズの光の取込角度を表す開口数Aと、基板の屈折率nと、焦点位置から液晶層までの最大距離Tと、電極対の間隔dとの関係を一定範囲に設定しているので、光路の広がり範囲が光路シフト手段の電極間隔で遮られない範囲で、電極間隔を狭く設定できることとなり、光利用効率と電界印加効率とを両立させた最適な設定が可能となる。したがって、光学系の光利用効率を低下させることなく、同じ印加電圧でも比較的高電界を印加することができ、高速な光書込み動作が可能となる。
【0034】
請求項11記載の発明は、請求項1ないし10の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイの発光部近傍に、個々の発光部に対応するマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを設けた。
【0035】
したがって、記録スポットサイズが大きい状態で光路シフトを行っても、露光した画素が重なってしまうが、各発光部からの放射光をマイクロレンズアレイで一旦集光し、その集光点を記録体上に投影することで記録スポットサイズを小さくすることができ、光路シフトによる記録密度の増加を効果的に行なえる。
【0036】
請求項12記載の発明は、請求項11記載の光書込み装置において、前記マイクロレンズアレイが、少なくとも液晶層と、この液晶層に電界を印加可能な電極とを有する液晶マイクロレンズアレイからなり、電界強度に応じて特定の偏光方向の光に対する当該マイクロレンズの焦点距離を変化させる。
【0037】
したがって、発光体アレイからの放射光を集光するマイクロレンズアレイ中に電界印加可能な液晶層を有することで、マイクロレンズアレイの集光機能の有無を制御することができる。よって、光路シフト動作による高密度書込みを行なう場合は、マイクロレンズアレイの集光機能を発生させて発光体スポットを小さくすることで、画素サイズを小さく設定することができる一方、光路シフト動作を必要としない場合には、マイクロレンズアレイの集光機能を無くして発光体スポットを大きくすることで、低密度書込みに対応した画素サイズに設定することができ、書込み密度の切替えができる。
【0038】
請求項13記載の発明は、請求項12記載の光書込み装置において、二つの前記液晶マイクロレンズアレイを、光軸方向に直列に配置させ、電界印加時あるいは無電界時における各液晶マイクロレンズアレイ内の液晶分子の配向方向が、互いに直交するように配向処理方向あるいは電界印加方向を設定した。
【0039】
したがって、可変焦点機能を持つ二つの液晶マイクロレンズアレイの液晶配向方向を直交させて配置することで、特定の偏光方向の入射光成分に対しては一方の液晶マイクロレンズアレイが可変レンズとして機能し、直交する偏光方向の入射光成分に対しては他方の液晶マイクロレンズアレイが可変レンズとして機能する。これにより、無偏光の入射光に対して可変焦点機能を実現でき、無偏光に対応する光路シフト手段と組み合わせることで、高い光利用効率で、書込み密度の切替えができる。
【0040】
請求項14記載の発明は、請求項1ないし10の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光部が放射した光を前記記録体上に集束させる前記レンズが、少なくとも液晶層と、この液晶層に電界を印加可能な電極とを有し、電界強度に応じて特定の偏光方向の光に対する前記レンズの焦点距離を変化させる。
【0041】
したがって、発光体アレイからの放射光を記録体上に集光するレンズ中に電界印加可能な液晶層を有することで、レンズの焦点距離を制御することができる。よって、光路シフト動作による高密度書込みを行なう場合は、レンズの焦点距離を制御して記録体上の集光スポットサイズを小さくすることで、画素サイズを小さく設定することができる一方、光路シフト動作を必要としない場合には、レンズの焦点距離を制御して記録体上の集光スポットサイズを大きくすることで、低密度書込みに対応した画素サイズに設定することができ、書込み密度の切替えができる。
【0042】
請求項15記載の発明は、請求項14記載の光書込み装置において、前記発光部が放射した光を前記記録体上に集束させる前記レンズが、少なくとも二つの液晶層と、各液晶層に電界を印加可能な電極とを有し、電界印加時あるいは無電界時における各液晶層の液晶分子の配向方向が、互いに直交するように配向処理方向あるいは電界印加方向を設定した。
【0043】
したがって、レンズ内の二つの液晶層の液晶配向方向を直交させて配置することで、特定の偏光方向の入射光成分に対しては一方の液晶層により可変焦点レンズとして機能し、直交する偏光方向の入射光成分に対しては他方の液晶層により可変焦点レンズとして機能する。したがって、無偏光の入射光に対して可変焦点機能を実現でき、無偏光に対応する光路シフト手段と組み合わせることで、高い光利用効率で、書込み密度の切替えができる。
【0044】
請求項16記載の発明は、請求項1ないし15の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイはLEDアレイである。
【0045】
したがって、光源部の小型化が実現する。
【0046】
請求項17記載の発明は、請求項1ないし15の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイはレーザダイオードアレイである。
【0047】
したがって、光源部の高効率化と小型化とが実現する。
【0048】
請求項18記載の画像形成装置の発明は、前記記録体としての電子写真プロセスが実行される感光体と、この感光体を一様帯電する帯電装置と、光照射によって一様帯電された前記感光体に静電潜像を形成する請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置と、前記静電潜像を現像する現像装置と、前記感光体上の現像画像を転写紙に転写する転写装置と、を具備する。
【0049】
したがって、請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置の作用効果が得られる。また、比較的低い光強度による書込みでもコントラストの高い画像形成が可能となる。
【0050】
請求項19記載の画像形成装置の発明は、請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置を用いて、外部エネルギーが付与されることにより画像形成がなされる材料からなる前記記録体に直接画像形成を行なう。
【0051】
したがって、請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置の作用効果が得られる。また、記録体に直接画像が形成されるので、画像形成装置の小型化が可能となる。
【0052】
【発明の実施の形態】
[光書込み装置の第一の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第一の実施の形態を図1ないし図5に基づいて説明する。
【0053】
図1は、光書込み装置の縦断側面図、図2は、その縦断正面図である。
【0054】
本実施の形態の光書込み装置は、複数個の発光部である発光体101を予め決められた画素ピッチで配列する発光体アレイ102と、発光体101が放射した光を記録体201上に集束させる図示しないレンズと、発光体101から放射された光を発光体101の配列方向に電気的にシフト可能な光路シフト手段301とを有する。そして、本実施の形態の光書込み装置は、光路シフト手段301を駆動制御することにより発光体101から放射された光をシフトさせ、これによって画素ピッチ間が補完された光照射を記録体201に対して行なう。
【0055】
ここで、光路シフト手段301は、発光体アレイ102から記録体201に向かう光路上に配置されてスペーサ302により対向間隔が規制される一対の透明な基板303と、これらの基板303の内面側に設けられた垂直配向膜304と、基板303間に垂直配向膜304を介して充填され、垂直配向膜304によってホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶層305とを備える。光路シフト手段301は、それらの構成の他に、電界発生手段306も有する。この電界発生手段306は、液晶層305の両側端に沿わせて配置された電極対307に電圧を印加することにより、液晶層305内に基板面法線方向及び発光体101の配列方向と略直交する方向に電界を発生させる。
【0056】
このような本実施の形態の光書込み装置では、発光体アレイ102に所定のピッチで配列された発光体101が画像信号に応じて駆動され、発光体101から光が放射される。各発光体101から放射された光は、図示しないレンズ及び光路シフト手段301を透過して記録体201上に集束され、これによって、記録体201に画素が露光される。そこで、記録体201が発光体アレイ102に対して相対的に移動することで、二次元の画像情報が記録体201上に露光される。
【0057】
この際、光路シフト手段301は、発光体101の配列方向に光路をシフトさせる。そこで、発光体101の配列ピッチがPμmであるとすると、光路シフト手段301によって光路を発光体101の配列方向にP/2μm高速にシフトすることで、画素間を補間した2倍の画素密度の露光が可能となる。
【0058】
以下、各部について詳細に説明する。
【0059】
発光体101としては、LED(発光ダイオード)、レーザダイオード(半導体レーザ)、光源と液晶シャッターを組み合わせたもの、光源とマイクロミラーを組み合わせたものなどを用いることができる。記録体201上での高精細な画素露光を行なうためには、発光体101の面積が小さく、発光体101から放射される光の指向性が高いことが好ましい。また、発光体101から放射される光の波長は、発光材料やフィルタの特性より設計可能であり、露光される記録体201の分光感度に応じて適宜設定される。これらの発光体101を一次元あるいは二次元状に複数個配列して発光体アレイ102とする。
【0060】
また、各発光体101からの放射光を集光して発光スポットの輝度分布を変化させ、記録体201上での露光スポット形状を制御するためのマイクロレンズアレイを発光体アレイ102に近接させて設けても良い。また、このマイクロレンズアレイとして液晶マイクロレンズアレイを用い、電界による可変焦点機能により記録体201上での露光スポットサイズを可変としても良い。
【0061】
発光体101が放射した光を記録体201上に集束させるレンズとしては、球面レンズ、非球面レンズ、屈折率分布型レンズアレイなどを用いることができるが、光学系の小型化のためには物体像面間距離が短くできる屈折率分布型レンズアレイ(セルフォックレンズアレイ)が好ましい。また、このレンズの一部に液晶層を設けて液晶レンズとし、電界による可変焦点機能により記録体201上での露光スポットサイズを可変としても良い。
【0062】
次いで、光路シフト手段301について説明する。
【0063】
対向配置された一対の透明な基板303としては、ガラス、石英、プラスチックなどを用いることができる。その中で、複屈折性の無い透明材料が好ましい。また、基板303の厚みは、数十μm〜数mmが好ましい。
【0064】
また、一対の基板303の厚みは、一方を薄く、他方を厚く設定しても良い。例えば、光路シフト手段301を発光体アレイ102に近接させて配置し、発光体アレイ102側の基板のみを数十μmから数百μm程度の厚みとし、他方の基板は剛性確保のために数ミリ程度の厚みとすると、発光体101から液晶層305までの距離を数十μmから数百μm程度の位置に設定することができる。この位置では発光体101からの放射光の広がり範囲が比較的小さいために、液晶層305中を透過する光路の面積を小さくすることができるので、光路シフト手段301の有効面積を小さくすることができる。光路シフト手段301を記録体201に近接させて配置し、記録体201側の基板のみを薄く設定するようにしても同様の効果が得られる。
【0065】
基板303の内側面に形成された垂直配向膜304は、基板303の表面に対して液晶分子を垂直配向(ホメオトロピック配向)させる材料ならば特に限定されないが、液晶ディスプレイ用の垂直配向剤やシランカップリング剤、SiO2蒸着膜などを用いて形成することができる。ここでいう垂直配向(ホメオトロピック配向)とは、基板303の板面に対して液晶分子が垂直に配向した状態だけではなく、数十度程度までチルトした配向状態も含む。
【0066】
そして、両基板303の間にスペーサ302を挟み、これによって両基板303の間隔を規定し、両基板303の間に液晶層305を形成し、液晶層305を水平方向に挟み込む位置に電極対307を設置する。スペーサ302としては、数μmから数mm程度の厚みを持つシート部材あるいは同程度の粒径の粒子などが用いられる。このようなスペーサ302は、素子の光透過部の有効領域外に設けられることが好ましい。また、電極対307としては、アルミ、銅、クロムなどの金属、ITOなどの透明電極などが用いられる。図2では、透明な基板303の側面に電極対307を形成しているが、液晶層305の水平方向に電界が印加可能な構成であれば、この配置に限られない。液晶層305内に均一な水平電界を印加するためには、液晶層305の厚みと同等又はそれ以上の幅の金属層を用いることが好ましい。また、部品点数を削減するために、スペーサ302を形成する部材と電極対307を形成する金属シート部材とを共通部材によって形成し、金属シート部材の厚みにより液晶層305の厚みが規定されるようにしても良い。
【0067】
液晶層305としては、使用温度範囲にてスメクチックC相を形成可能な液晶が用いられる。これにより、電極対307間に電圧を印加することで、液晶層305の水平方向に電界が印加される。
【0068】
ここで、スメクチックC相を形成可能な液晶層305に関して詳細に説明する。「スメクチック液晶」は液晶分子の長軸方向を層状(スメクチック層)に配列してなる液晶層305である。このような液晶に関し、上記層の法線方向(層法線方向)と液晶分子の長軸方向とが一致している液晶を「スメクチックA相」、法線方向と一致していない液晶を「スメクチックC相」と呼んでいる。スメクチックC相よりなる強誘電液晶は、一般的に外部電界が働かない状態においてスメクチック層毎に液晶ダイレクタ方向が螺旋的に回転しているいわゆる螺旋構造をとり、「キラルスメクチックC相」と呼ばれる。また、キラルスメクチックC相反強誘電液晶は、層毎に液晶ダイレクタが相対向する方向を向く。これらのキラルスメクチックC相よりなる液晶は、不斉炭素を分子構造に有し、これによって自発分極しているため、この自発分極Psと外部電界Eにより定まる方向に液晶分子が再配列することで光学特性が制御される。なお、本実施の形態では、液晶層305として強誘電液晶を例に挙げて光路シフト手段301の説明を行なうが、反強誘電液晶も同様に使用することができる。
【0069】
キラルスメクチックC相は、スメクチックA相やネマチック液晶に比較して極めて高速な応答性を有しており、サブmsでのスイッチングが可能である点が特徴である。特に、電界方向に対して液晶ダイレクタ方向が一義的に決定されるため、スメクチックA相よりなる液晶に比べダイレクタ方向の制御が容易であり、扱いやすい。
【0070】
ホメオロトピック配向をなすスメクチックC相よりなる液晶層305は、ホモジニアス配向(液晶ダイレクタが基板303の板面に平行に配向している状態)をとる場合に比べて、液晶ダイレクタの動作に対する基板303からの規制力を受けにくく、外部電界方向の調整で光路偏向方向の制御が行ない易く、必要電界が低いという利点を有する。また、液晶ダイレクタがホモジニアス配向している場合、電界方向だけでなく基板303の面に液晶ダイレクタが強く依存するため、光路シフト手段301の設置についてより位置精度が求められることになる。逆に、本実施の形態のようなホメオロトピック配向の場合は、光偏向に対して光路シフト手段301のセッティング余裕度が増す。これらの特徴を活かす上で、厳密に螺旋軸を基板303の面に垂直に向ける必要はなく、ある程度傾いていても差し支えない。液晶ダイレクタが基板303からの規制力を受けずに2つの方向を向くことが可能であれば良い。
【0071】
このような構成において、光路シフト手段301の動作原理を中心に、本実施の形態における光書込み装置の作用について説明する。
【0072】
図3は、光路シフト手段301の液晶層305に生ずる電界の方向と液晶分子の傾斜方向とを示す模式図、図4は、電界方向が反転した場合の光路シフト手段301の液晶層305に生ずる電界の方向と液晶分子の傾斜方向とを示す模式図、図5は、液晶層305における液晶分子の配向状態を示す模式図、図6は、電界方向が反転した場合の液晶層305における液晶分子の配向状態を示す模式図である。
【0073】
図3及び図4中、便宜上、素子の電極間の幅に対して素子の長さを短く表現しているが、実施可能な素子の幅と長さとは、発光体アレイ102の有効面積に対応して細長くしても良い。
【0074】
図3(a)及び図4(a)は、光路シフト手段301を出射面側から見た図であり、液晶分子の幅が広く描いてある側が紙面手前側、幅が狭く描かれている側が紙面奥側に液晶ダイレクタが傾いている様子を示している。また、液晶の自発分極Psの方向を矢印で示している。図4(a)に示すように、電界の向きが反転すると、略垂直配向した液晶分子のチルト角の方向が反転する。ここでは、自発分極が正の液晶の場合について電界印加方向と液晶分子のチルト方向との関係を図示している。ここで、チルト角の方向が反転する際、スメクチック層内の液晶分子は、図3(b)及び図4(b)に示すような仮想的なコーン状の面内を回転運動すると考えられる。
【0075】
図5及び図6では、垂直配向膜304、スペーサ302、及び電極対307を省略して示している。図5及び図6では、便宜上、紙面表裏方向に電圧印加されるように示され、電界は紙面表裏方向に作用する。電界方向は、目的とする光の偏向方向に対応して図示しない電圧印加手段により切換えられ、これによって、図5に示す状態と図6に示す状態とがスイッチングされる。
【0076】
図5に示すように、紙面手前側への電界が印加された場合、液晶分子の自発分極が正ならば液晶ダイレクタが図5中右上に傾斜した分子数が増加し、液晶層305としての平均的な光学軸も図5中右上方向に傾斜して複屈折板として機能する。キラルスメクチックC相の螺旋構造が解ける閾値電界以上では、すべての液晶ダイレクタがチルト角θを示し、光学軸が上側に角度θで傾斜した複屈折板となる。異常光として左側から入射した直線偏光は上側に平行シフトする。ここで、液晶分子の長軸方向の屈折率をne、短軸方向の屈折率をno、液晶層4の厚み(ギャップ)をdとすると、シフト量Sは、次の式1で表される(「結晶光学」応用物理学会、光学懇話会編、第198頁参照)。
【0077】
同様に、電極対307への印加電圧を反転して紙面奥側への電界が印加された場合、図6に示すように、液晶分子の自発分極が正ならば液晶ダイレクタは図6中右下に傾斜し、光学軸が下側に角度θで傾斜した複屈折板として機能する。異常光として左側から入射した直線偏光は、図6中下側に平行シフトする。したがって、電界方向の反転によって、2S分の光路偏向量が得られる。
【0078】
したがって、電極対307を介して液晶層305に印加する電界の極性をスイッチング動作することで、液晶層305は光路シフト機能を発揮する。これにより、画素ピッチ間が補完された光照射を記録体201に対して行なうことが可能となり、低い解像度の発光体アレイ102を使用しても、高解像度の画像露光が可能である。
【0079】
ここで、図5及び図6からも明確なように、発光体アレイ102が放射した光の光路は、対称にシフトする。したがって、光路シフト手段301では、光路をシフトする場合に光路長の変化をもたらさないという利点がある。
【0080】
また、液晶層305においてキラルスメクチックC相の螺旋構造が解ける閾値電界以下でも、液晶ダイレクタの平均的な方向を液晶層305の光学軸として扱うことで、キラルスメクチックC相の螺旋構造が解ける閾値電界以上の場合と同様に扱うことが可能である。このようなキラルスメクチックC相の螺旋構造が解ける閾値電界以下の領域でも、電界強度に対して光学軸の傾斜方向が変化するため、シフト量を制御することが可能となる。
【0081】
また、電界反転時のシフト量2Sは、液晶層305の液晶材料の光学特性や液晶層305の厚みに依存する。例えば、液晶層305の厚みが数十μmから百μm程度の厚みの場合には、数μmから数十μmのシフト量が可能である。これにより、本実施の形態の光路シフト手段301は、数百dpiから数千dpiに対応する構造として適している。
【0082】
さらに、本実施の形態では、水平電界を印加するために、図31に例示した光書込み装置のような透明電極を光路中に設ける必要がないため、透明電極による透過率の低下の影響がないという構造上の利点がある。
【0083】
加えて、光路シフト手段301における光学軸の切換え時間は、液晶層305における液晶材料の自発分極、チルト角、螺旋ピッチ、粘弾性や、電界強度、温度などによって変化するが、数百V/mmの電界強度で数百μsec程度、数千V/mm(数V/μm)の電界強度で数十μsec程度の高速応答が可能である。
【0084】
図7は、発光体101のピッチと光路シフト手段301による光路シフト量と画素ピッチと解像度との関係を例示する模式図である。
【0085】
ここで、発光体101のピッチと光路シフト手段301による光路シフト量と画素ピッチと解像度との関係について具体例を挙げて説明する。
【0086】
例えば、図7に示すように、600dpiの一次元の発光体アレイ102(発光体ピッチ42.3μm)を用い、解像度1200dpi(画素ピッチ21.1μm)、記録体移動速度20mm/secの速さで画像を書込む場合、必要なシフト量は21.1μmであり、上記の光路シフト手段を用いることができる。1ライン分の書込み時間は約1060μsecである。その間にシフト位置二ヶ所での印字が必要なので、一ヶ所の時間は半分の約530μsecであり、数百μsecの光路切換え時間でも十分に露光が可能な時間が確保できる。記録体201の移動が一定速度の場合、シフト位置での露光時には記録体201が僅かに進んでいるため、一つの発光体101による露光部の軌跡は図7に例示するようにジグザグ状になる。このような交互配置の画素位置に対応して書込む画像のデータを処理しても良い。あるいは、ステッピングモータなどを用いて記録体201の移動をステップ的に行ない、光路シフトの間は記録体201の移動を止め、シフト時の画素を同一ライン上に露光するようにしても良い。
【0087】
[光書込み装置の第二の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第二の実施の形態を図8に基づいて説明する。第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0088】
図8(a)は、光書込み装置の縦断側面図、図8(b)は、その縦断正面図である。
【0089】
本実施の形態では、複数(本実施の形態では二個)の光路シフト手段301を、各光路シフト手段301による光の移動方向が略平行となる向きとなるように光路に対して直列に配置し、各光路シフト手段301に対して独立して電圧印加可能に電源308を設けた。本実施の形態では、一方の光路シフト手段301に電圧を印加する第一電源308aと、もう一方の光路シフト手段301に電圧を印加する第二電源308bとを設けている。
【0090】
そして、それぞれの光路シフト手段301における光路シフト量としては、発光体アレイ102のピッチPに対して、発光体アレイ102側の光路シフト手段301のシフト量はP/2に、記録体201側の光路シフト手段301のシフト量はP/4に設定されている。
【0091】
このような構成において、第一及び第二電源308a、308bの動作を制御することで、2倍×2倍の4倍の画素密度での光書込みが可能となる。したがって、2倍以上に画素密度を増加させることができる。しかも、このような画素密度の増加は、単純に光路シフト手段301を多段に重ねることで実現可能である。これは、光路シフト手段301の直線偏光面が一定だからである。
【0092】
なお、光路シフト手段301の数や各光路シフト手段301における光路のシフト量などは、上記例に限定されない。
【0093】
[光書込み装置の第三の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第三の実施の形態を図9に基づいて説明する。第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0094】
図9は、光書込み装置の縦断正面図である。
【0095】
発光体101の間隔が比較的大きな安価な発光体アレイ102を用いる場合、光路シフト量も大きく設定する必要がある。そのために液晶層305の厚みを厚く設定すると、液晶層305中に垂直配向状態が崩れた配向欠陥が発生する恐れがある。この配向欠陥は、液晶層305が厚いほど発生し易い。そして、このような配向欠陥が生ずると、液晶層305が白濁して光散乱や透過率減少の原因となる。
【0096】
そこで、本実施の形態では、このような配向欠陥の発生を防止するために、図9に示すように、一つの光路シフト手段301の液晶層305を中間層309によって厚み方向に分割し、中間層309の少なくとも一方の表面には基板303に形成されているのと同様な垂直配向膜304を形成する。そして、分割された両液晶層305の内部に均一に印加されるように電極対307を配置する。図9に示す例では、液晶層305の部分全体を挟みこむように電極対307が配置されている。あるいは、各液晶層305のスペーサ302を金属電極で形成して電極対として兼用しても良い。
【0097】
中間層309としては屈折率異方性が少なく透明なフィルム状あるいは板状の材料を用いることができるが、垂直配向膜作成プロセスでの温度や溶剤の使用に対して耐性があることが好ましく、数十μmから数百μm程度の厚みのガラス板が特に好ましい。
【0098】
このような構成において、中間層309は、スメクチック層の配向規制力が弱くなる液晶層305の中央部において配向規制力を生じさせる。このため、それぞれの液晶層305についてその厚みを厚く設定することなく、光路シフト手段301による光路シフト量が増大する。したがって、液晶層305の各層の厚みを比較的薄くすることにより配向欠陥の発生を防止しつつ、液晶全体の厚みを厚く設定することができるので、光路シフト手段301による光路シフト量を増大させることが可能となる。
【0099】
[光書込み装置の第四の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第四の実施の形態を図10に基づいて説明する。
【0100】
図10は、光書込み装置の一態様の縦断正面図、図11は、光書込み装置の別の態様の縦断正面図である。
【0101】
前述した第一ないし第三の実施の形態では、スペーサ302で液晶層305の厚みを規制し、光路シフト手段301の側面に電極対307を設けていた。この構成では、電極対307の間に液晶層305とスペーサ302とを挟んでいるので、液晶層305の内部に電界を発生させる場合に、スペーサ302の幅の分だけ余分な電圧を印加する必要がある。
【0102】
そこで、本実施の形態では、図10又は図11に例示するように、電極対307が液晶層305とスペーサ302との間に位置付けられるようにスペーサ302の内側にシート状の電極対307を設けた。したがって、電極対307の間隔は、液晶層305の厚みと等しくなる。
【0103】
図ではスペーサ302の内側の側面にシート状の電極を設けているが、スペーサ302の側面上に金属材料をスパッタリング法により付着させて作成しても良いし、スペーサ材料固まりの一面に金属層を貼り合わせた後、金属層が側面となるようにスペーサ材料をスライスして作成することができる。また、スペーサ自体が金属材料からなり、スペーサと電極を兼用しても良い。
【0104】
このような構成において、液晶層305の内部に効率的に水平電界を発生させることができ、これによって、液晶層305に対する印加電圧の値を低減することができる。
【0105】
また、電極対307がスペーサ302を兼用しているので、部品点数を減らすことができると共に、液晶層305の厚みを確実に均一化することができる。
【0106】
なお、図10に例示する光書込み装置は、図8に例示する第二の実施の形態の光書込み装置の構成を基本とする。よって、第二の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。また、図11に例示する光書込み装置は、図9に例示する第三の実施の形態の光書込み装置の構成を基本とする。よって、第三の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0107】
[光書込み装置の第五の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第五の実施の形態を図12ないし図14に基づいて説明する。第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0108】
図12は、第一の実施の形態における光書込み装置で発生する現象を説明するための光書込み装置の縦断側面図、図13は、本実施の形態の光書込み装置の一態様を例示する光書込み装置の縦断側面図、図14は、本実施の形態の光書込み装置の別の一態様を例示する光書込み装置の縦断側面図である。
【0109】
前述した第一ないし第四の各実施の形態では、発光体アレイ102からの放射光が光路シフト方向に平行な直線偏光である場合を想定して動作を説明した。しかしながら、実際には、発光体アレイ102からの放射光が所望の直線偏光であるとは限らない。そこで、光路シフト方向に平行、すなわち液晶ダイレクタの傾斜方向に平行な直線偏光成分は図5(a)と図5(b)とに例示するようにシフトされるが、それ以外の光はシフトされず、図12に例示するようなノイズ光となる。このようなノイズ光は、解像度の低下やコントラスト比の低下をもたらす。
【0110】
そこで、本実施の形態では、所望のシフトされた光のみが記録体201上に露光されるように、光路の移動方向に平行な偏光面の光のみを透過する直線偏光板401を設けている。このような直線偏光板401の設置位置は、光路シフト手段301の入射側あるいは出射側のいずれでも良い。図13に例示する一態様では、光路シフト手段301の入射側に直線偏光板401を配置した一例を示し、図14に例示する別の一態様では、光路シフト手段301の出射側に直線偏光板401を配置した一例を示す。
【0111】
このような構成において、記録体201に露光される光は、直線偏光板401によって、確実に光路の移動方向に平行な直線偏光だけとなるので、記録体201に不要な光が露光されることが防止され、これによって、高精細で高コントラストの光書込みを実施することが可能となる。
【0112】
[光書込み装置の第六の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第六の実施の形態を図15及び図16に基づいて説明する。第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0113】
図15は、光書込み装置の縦断側面図、図16は、本実施の形態の光書込み装置の動作を説明するための模式図である。
【0114】
前述した第一ないし第五の実施の形態では、光路シフト方向の直線偏光成分のみを記録体201に露光するため、発光体101自体が直線偏光を放射する場合以外は、余分な偏光成分を反射又は透過させて露光には利用しない。その分、発光体101から記録体201に露光されるまでの光利用効率が低下する。
【0115】
そこで、本実施の形態では、図15に例示するように、液晶層305の厚みが略等しい二つの光路シフト手段301を、互いの光のシフト方向が略平行となる向きに向けて光路中に直列に配置し、両光路シフト手段301の間に直線偏光面を略90度回転させる偏光面回転素子501を配置した。図15及び図16では、一方向の電界により一方向に液晶分子が傾斜している状態を示している。
【0116】
図15に示すように、発光体101からの無偏光の放射光が最初の光路シフト手段301を透過すると、光路シフト方向に平行な偏光成分は液晶層305の厚みdに対応して図15中右側にシフトされ、紙面に垂直な偏光成分は偏向されずに直進する。これらの出射光が偏光面回転素子501を透過して各偏光面が略90度回転すると、続く光路シフト手段301では、先にシフトした偏光成分は直進し、先に直進した偏光成分は液晶層305の厚みdに対応して図15中右側にシフトされる。図16は、このような光のシフト状態を各液晶層305に生ずる電界の方向との関係で模式的に示している。
【0117】
この際、二つの液晶層305の液晶材料と液晶厚み、そのような液晶層305に印加する印加電界を等しく設定しておけば、各液晶層305で発生する偏光成分のシフト量が一致することになる。これにより、発光体101から放射される光の全ての偏光成分を利用することができ、一方向の直線偏光を用いる場合に比べて光の利用効率が略2倍になる。
【0118】
ここで、偏光面回転素子501としては、半波長板、ツイストネマチック液晶セル、ツイストネマチック液晶フィルムなどを用いることができる。
【0119】
[光書込み装置の第七の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第七の実施の形態を図17に基づいて説明する。図9に基づいて説明した第三の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0120】
図17は、光書込み装置の縦断側面図である。
【0121】
本実施の形態では、前述の中間層309に相当する部材が直線偏光面を略90度回転させる偏光面回転素子501からなり、この偏光面回転素子501の位置に対して光路の上流側と下流側とに位置する液晶層305の厚みがそれぞれ略等しく設定されている。
【0122】
これによって、中間層309が偏光面回転素子501を兼用しているので、光路シフト手段301を構成する基板枚数を減少することできる。
【0123】
また、界面反射の影響を少なくできるので、光路シフト手段301全体の透過率が向上する。
【0124】
さらに、液晶層305の配向性が向上すると共に、光路シフト手段301に入射する全ての偏光成分の光をシフトできるので、光の利用効率が向上する。
【0125】
ここで、偏光面回転素子501としては、半波長板、ツイストネマチック液晶セル、ツイストネマチック液晶フィルムなどを用いることができる。
【0126】
また、実施に際しては、上流側と下流側との液晶層305中に更に中間層309を設けても良い。この場合、中間層309で分割された液晶層305の厚みの合計がそれぞれ略等しくなるように各液晶層305の厚みを設定してもよい。
【0127】
[光書込み装置の第八の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第八の実施の形態を図18及び図19に基づいて説明する。第一ないし第七の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0128】
図18は、光路シフト手段の配置例を示す光書込み装置の縦断正面図、図19は、本実施の形態の光路シフト手段の配置例を示す光書込み装置の縦断正面図である。
【0129】
発光体101から放射した光は光路シフト手段301を透過してレンズ510に入射し、記録体201上に集光する。発光体101は紙面に垂直方向に配列したアレイ状となっている。この図18では、光路シフト手段301の一対の基板303の厚みが略等しく、金属電極対207がスペーサを兼用したタイプを示している。また、実際には光が透過する媒体の屈折率差に応じて界面で角度が変化するが、ここでは図示の簡単化のため屈折率差による各媒体中での角度変化などは表現していない(以下同様とする)。ここで、発光体101から液晶層305までの距離をTとした場合、距離Tが大きいほど液晶層305を通過する光路の面積が大きくなる。したがって、光利用効率を低下させないように電極対207を設置する場合、電極間隔dを比較的大きくせざるを得ない。電極間隔を広げると高電界を印加するために高電圧の印加が必要となり、電源容量や放電対策などの規制が多くなり好ましくない。そのため、Tを小さく設定することが好ましいが、Tは基板の厚みで制限されてしまう。
【0130】
そこで、本実施の形態では、図19に示すように発光体アレイ102と光路シフト手段301とを近接させて配置し、一対の基板303の内、発光体アレイ102側の基板303の厚みがレンズ510側の基板303の厚みよりも薄く設定する。例えば、光路シフト手段301を発光体アレイ102に近接させて配置し、発光体アレイ102側の基板303のみを数十μmから数百μm程度の厚みとし、他方の基板303は剛性確保のために数ミリ程度の厚みとすると、発光体101から液晶層305までの距離を数十μmから数百μm程度の位置に設定することができる。したがって、発光体アレイ102から出射した放射光の広がりが小さい領域に、光路シフト手段301の液晶層305を配置できるので、光路シフトに必要な液晶層305の有効面積を小さくすることができる。液晶層305の有効面積が小さいと電極間隔dを狭く設定できるので、比較的低電圧でも高電界を印加することができる。高電界の印加により高速な光路偏向動作が可能となり、高速な光書込み装置が得られる。また、液晶材料の使用量が低減するためコストダウンも図れる。
【0131】
[光書込み装置の第九の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第九の実施の形態を図20に基づいて説明する。図18及び図19に基づいて説明した第八の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0132】
図20は、本実施の形態の光路シフト手段の配置例を示す光書込み装置の縦断正面図である。
【0133】
本実施の形態では、図20に示すように光路シフト手段301と記録体201とを近接させて配置し、一対の基板303の内、記録体201側の基板303の厚みがレンズ510側の基板303の厚みよりも薄く設定されている。
【0134】
このような構成によれば、放射光が記録体201上に集光する直前の光の広がりが小さい領域に、光路シフト手段301の液晶層305を配置することができるので、光路シフトに必要な液晶層305の有効面積が小さくできる。液晶層305の有効面積が小さいと電極間隔を狭く設定できるので、比較的低電圧でも高電界を印加することができる。よって、高電界の印加により高速な光路偏向動作が可能となり、高速な光書込み装置が得られる。また、液晶材料の使用量が低減するためコストダウンも図れる。
【0135】
[光書込み装置の第十の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十の実施の形態を図21に基づいて説明する。図18ないし図20に基づいて説明した第八、第九の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0136】
本実施の形態では、図18ないし図20に示したような光学系構成を考えたとき、レンズ510の開口数(NA)をA、光路シフト手段301の基板303の屈折率をn、レンズ510の焦点位置から光路シフト手段301内の液晶層305までの最大距離をTとしたときに、電極対307の間隔dを以下の関係式
2T×A/n ≦ d ≦ 2T×A
を満たすように設定する。
【0137】
図21に、レンズ510の光の取込角度θと、焦点位置からの距離Tと、光路の径dの関係を示す。ここで、レンズ510の焦点距離をf、口径をD、とするとレンズ510の開口数(NA値)は、
NA=n×sinθ=n×2f/D
と表せる。ここで、nはレンズ510と焦点までの間の屈折率を表す。光路の広がり範囲が光路シフト手段301の電極対307で遮られない範囲で電極間隔を狭く設定するためには、電極間隔の開口幅dと焦点距離から液晶層305までの距離の関係を開口数(NA)に合わせれば良い。すなわち、図21中の相似関係からNA=n×2T/dとなれば良い。実際には、レンズ510と焦点位置までの間、あるいは、液晶層305から焦点位置までの間には比較的大きな屈折率を有する基板303と液晶層305とが存在する。仮にガラス基板の厚みがゼロの場合、液晶層305と焦点位置の間は空気で屈折率n=1であり、d=2T×Aとなる。逆に、液晶層305と焦点位置の間が全て屈折率がnの基板で満たされた場合は、d=2T×A/nとなる。
【0138】
したがって、電極間隔dをこの間に設定することで、光利用効率と電界印加効率とを両立させた最適の設定が可能となる。この結果、光学系の光利用効率を低下させることなく、同じ印加電圧でも比較的高電界を印加することができ、高速な光書込み動作が可能となる。
【0139】
[光書込み装置の第十一の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十一の実施の形態を図22に基づいて説明する。図19に基づいて説明した第八の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0140】
図22は、本実施の形態の光書込み装置の縦断正面図である。
【0141】
本実施の形態では、図22に示すように発光体アレイ102の発光体101近傍に、マイクロレンズアレイ520が設けられている。図22では発光体101とマイクロレンズ521とが紙面に垂直方向にアレイ状に配列しており、個々の発光体101とマイクロレンズ521とのピッチと位置は対応している。
【0142】
このような構成によれば、発光体101からの放射光をマイクロレンズアレイ520の対応するマイクロレンズ521で一旦集光し、その集光点を記録体201上に投影することで、記録スポットサイズが小さくでき、光路シフトによる記録密度の増加が効果的になる。
【0143】
[光書込み装置の第十二の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十二の実施の形態を図23に基づいて説明する。図22に基づいて説明した第十一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0144】
図23は、本実施の形態のマイクロレンズアレイのマイクロレンズを示す断面図である。
【0145】
マイクロレンズ521は、少なくとも液晶層522と、この液晶層522に電界を印加可能な電極とからなり、電界強度に応じて特定の偏光方向の光に対する当該マイクロレンズ521の焦点距離を変化させる構成とされている。図23に示す例では、マイクロレンズ形状の凹部を持つレンズ基板523と平行基板524の間に液晶層522が設けられている。また、基板523,524と液晶層522との界面には図示しない透明電極層と図示しない配向膜とが設けられている。透明電極層としてはITO電極などを用いることができ、基板表面の有効領域に形成されている。配向膜としては例えば水平配向用のものを用い、紙面の上下方向にラビングなどの配向処理を施している。
【0146】
したがって、図23(a)に示すように電界を印加しない状態では液晶分子は紙面の上下方向に配向している。ここで、各基板523,524の屈折率よりも液晶分子長軸方向の屈折率(異常光屈折率)を十分に大きくする材料を選定することで、図中の直線偏光の入射光に対して大きなレンズ効果を発生する。
【0147】
一方、透明電極間に電界を印加すると、例えば液晶分子が正の誘電異方性を持つ場合は、図23(b)に示すように、基板523,524に対して液晶分子が垂直に配向する。ここで、各基板523,524の屈折率と液晶分子の常光屈折率の差が比較的小さくなるので、レンズ効果が小さくなる。
【0148】
したがって、マイクロレンズアレイ520の集光機能の有無または大小を制御することができる。光路シフト動作による高密度書込みを行なう場合は、マイクロレンズアレイ520の集光機能を発生させて発光体スポットを小さくすることで、画素サイズを小さく設定することができる。一方、光路シフト動作を必要としない場合には、マイクロレンズアレイ520の集光機能を無くして発光体スポットを大きくすることで、低密度書込みに対応した画素サイズに設定することができる。
【0149】
なお、液晶分子の誘電異方性の正負や、配向処理の方向、電界印加の有無とレンズ効果の大小の関係などは上記の例に限らず、同様な効果を得る組み合わせならば良い。
【0150】
[光書込み装置の第十三の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十三の実施の形態を図24に基づいて説明する。図23に基づいて説明した第十二の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0151】
前述した第十二の実施の形態では、入射光が直線偏光の場合にしか対応できず、発光体101からの光が無偏光の場合は直線偏光板と組み合わせて使用する必要があり、光の利用効率が低下してしまう。
【0152】
そこで、本実施の形態では、マイクロレンズアレイが、図24に示すように光軸方向に直列に配置された二つの液晶マイクロレンズアレイ520からなり、電界印加時あるいは無電界時における各マイクロレンズアレイ520内の液晶分子の配向方向が、互いに直交するように配向処理方向あるいは電界印加方向を設定する。各液晶マイクロレンズ521の構成は第十二の実施の形態の場合と同様である。
【0153】
図24(a)では、左側の液晶マイクロレンズ521内の液晶配向方向は紙面内の上下方向で、右側の液晶マイクロレンズ521内の液晶配向方向は紙面に垂直な方向に設定している。無電界時に無偏光の光を入射すると、左側の液晶マイクロレンズ521において、紙面内上下方向の偏光成分は液晶層522の異常光屈折率を感じてレンズ効果を受けるが、紙面に垂直方向の偏光成分は液晶層522の常光屈折率を感じて略そのまま透過する。しかし、その後の右側の液晶マイクロレンズ521では、紙面内上下方向の偏光成分は液晶層522の常光屈折率を感じて略そのまま透過し、紙面に垂直方向の偏光成分が液晶層522の異常光屈折率を感じてレンズ効果を受けて集光される。二枚の液晶マイクロレンズアレイ520の焦点位置が一致するようにレンズ形状や液晶材料を最適化することで、無偏光の入射光に対して可変焦点機能を実現でき、無偏光に対応する光路シフト手段301と組み合わせることで、高い光利用効率で、書込み密度の切替えができる。
【0154】
なお、液晶マイクロレンズとして、基板がレンズ形状を有し液晶層の厚み分布によるレンズ効果を発生させる例を示したが、基板が平行で液晶層の厚みは一定で、液晶層内に電界分布を与えて空間的に屈折率分布を形成してレンズ効果を発生させても良い。この場合、電極を複数に分割して各電極の電圧値を変化させても良いし、高抵抗値の電極材料を用いて電極内に電位分布を形成することで電界分布を形成しても良い。電極形状はストライプ形状やリング形状でも良く、所望の電界強度分布の形状に合わせて適宜設計される。
【0155】
[光書込み装置の第十四の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十四の実施の形態を説明する。
【0156】
前述の例では、発光体101に近接させて液晶マイクロレンズアレイ520を設けて可変焦点とし、記録体201上での露光スポットサイズを可変としたが、本実施の形態では、特に図示しないが、発光体101が放射した光を記録体201上に集束させるレンズ510自体が、少なくとも液晶層と、この液晶層に電界を印加可能な電極とを有し、電界強度に応じて特定の偏光方向の光に対するレンズの焦点距離を変化させるように構成する。
【0157】
液晶マイクロレンズによる可変焦点の原理と基本構成は図23の液晶マイクロレンズ521の場合と同様である。液晶による可変焦点レンズ部分の設計は、固定部分の球面レンズあるいは非球面レンズや屈折率分布型レンズの設計に応じて最適化される。
【0158】
光路シフト動作による高密度書込みを行なう場合は、レンズ510の焦点距離を制御して記録体201上の集光スポットサイズを小さくすれば、画素サイズを小さく設定することができる。一方、光路シフト動作を必要としない場合には、レンズ510の焦点距離を制御して記録体201上の集光スポットサイズを大きくすれば、低密度書込みに対応した画素サイズに設定することができる。
【0159】
[光書込み装置の第十五の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十五の実施の形態を説明する。
【0160】
前述の第十四の実施の形態では、入射光が直線偏光の場合にしか対応できず、発光体101からの光が無偏光の場合は直線偏光板と組み合わせて使用する必要があり、光の利用効率が低下してしまう。
【0161】
そこで、本実施の形態では、発光体101が放射した光を記録体201上に集束させるレンズ510が、少なくとも二つの液晶層と、各液晶層に電界を印加可能な電極とを有し、電界印加時あるいは無電界時における各液晶層の液晶分子の配向方向が、互いに直交するように配向処理方向あるいは電界印加方向を設定する構成とされている。
【0162】
配向方向が直交する二つの液晶マイクロレンズによる可変焦点の原理と基本構成は図24に示した液晶マイクロレンズ521の場合と同様である。液晶による可変焦点レンズ部分の設計は、固定部分の球面レンズあるいは非球面レンズや屈折率分布型レンズの設計に応じて最適化される。
【0163】
したがって、無偏光の入射光に対して可変焦点機能を実現でき、無偏光に対応する光路シフト手段301と組み合わせることで、高い光利用効率で、書込み密度の切替えができる。
【0164】
[光書込み装置の第十六の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十六の実施の形態を図25に基づいて説明する。第一ないし第十五の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0165】
図25は、発光体アレイ102の縦断側面図である。
【0166】
第一ないし第十五の実施の形態では、発光体アレイ102の種類を特に特定していない。
【0167】
これに対して、発光体アレイ102として、例えば、光源とネマチック液晶ライトバルブアレイとを組み合わせた方式のものを用いた場合には、液晶ライトバルブの応答性が比較的遅いため、高速書込みに対応できない。しかし、光源と強誘電性液晶ライトバルブとを組み合わせた方式では1ドットが数十マイクロ秒程度の高速書込みが可能であり、高速記録用の発光体アレイとして好ましい。しかし、また、液晶でスイッチングする光は直線偏光である必要があるため、無偏光の光源を用いる場合には光の利用効率が半減してしまうという問題がある。
【0168】
そこで、本実施の形態では、発光体アレイ102としてLEDアレイを用いている。例えば、図25に例示するように、LEDアレイの母材であるガリウム・アルミ・ヒ素のウェハ111の上にフォトリソ工程により、酸化アルミなどの拡散防止膜112を形成する。この場合、拡散防止膜112が無い部分、すなわち発光体101の中心のピッチをP、拡散防止膜112の間の幅をLとする。次に、亜鉛雰囲気中に上記ウェハ111を入れ、拡散防止膜112の開口部に選択的にリンを拡散させ、発光部113を形成する。この際、発光部113の発光出力を最大にするために、発光部113の形成深さDを10μm程度とする。これにより、発光部113が実際に発光する幅Wは、L+2Dとなる。ここでフォトリソ工程の精度から拡散防止膜の幅を5μm、拡散防止膜112の間の幅Lを2μm以上とすると、発光部113の幅Wはおよそ22μm以上、発光部のピッチは27μm以上必要となる。
【0169】
このようなことから、1200dpiの書込みに必要な21μmピッチを一列の発光体アレイ102で実現することは困難であるのに対して、作成が容易な600dpiの発光体アレイ102を作成し、これを前述した第一から第七の実施の形態における光路シフト手段301と組み合わせることによって、1200dpi相当の高精細な書込みを実現することができる。
【0170】
ここで、LEDアレイは、図25に例示するように、基板であるウェハ111上に直接発光部113を形成するので、小型化が可能である。
【0171】
なお、実施に際しては、LEDからの放射光の指向性を高めるために発光部113の近傍に図示しないマイクロレンズアレイを設けても良い。
【0172】
[光書込み装置の第十七の実施の形態]
本発明の光書込み装置の第十七の実施の形態を説明する。
【0173】
本実施の形態では、図示しないが、発光体アレイ102としてレーザダイオードアレイを用いている。レーザダイオードは高効率で高出力が可能であり、露光部の画素を小さく絞ることによって、記録体201がヒートモードの光記録体であったとしても、これを十分に加熱し記録することができる。
【0174】
なお、実施に際しては、レーザダイオードからの放射光の指向性を高めるために、発光体101の近傍に図示しないマイクロレンズアレイを設けても良い。
【0175】
[画像形成装置の第一の実施の形態]
本発明の画像形成装置の第一の実施の形態を図26に基づいて説明する。光書込み装置の第一ないし第十七の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0176】
記録体201としては、露光によって潜像あるいは顕像を形成可能なものであるならば、本発明の光書込み装置を適用することが可能である。そこで、ここでは、記録体201として電子写真用の感光体601を用いた発光体アレイ102及び光路シフト手段301を有する画像形成装置の一例を図26に基づいて説明する。
【0177】
ドラム状あるいはベルト状の感光体601の周囲には、帯電装置602、発光体アレイ102と光路シフト手段301を含む光書込み装置603、現像装置604、転写装置605、及びクリーニング装置606が配置されている。また、感光体601と転写装置605との間に転写紙607を案内搬送する転写紙搬送路608が形成され、この転写紙搬送路608中には、感光体601の上流側に位置させて給紙装置609が配置され、感光体601の下流側に位置させて定着装置610が配置されている。
【0178】
ここで、感光体601の表面には、無機材料あるいは有機材料からなる図示しない感光層が形成されている。無機材料からなる感光層が形成された感光体601を無機感光体、有機材料からなる感光層が形成された感光体601を有機感光体という。
【0179】
無機感光体としては、アモルファスセレン系やアモルファスシリコン系材料が用いられる。
【0180】
有機感光体は、電荷発生層と電荷輸送層との機能分離型とすることが好ましい(いずれも図示せず)。電界発生層は、数μm程度の厚みであり、フタロシアニン系顔料、ビスアゾ系顔料、ペリレン系顔料などの電荷発生剤の蒸着膜やポリカーボネートなどのバインダー樹脂中に前記顔料を分散した樹脂分散膜として形成される。電荷輸送層は、数十μm程度の厚みであり、ポリカーボネートなどのバインダー樹脂中に正孔輸送能を有するドナー材料あるいは電子輸送能力を有するアクセプター材料を分散した膜として形成される。一般的な機能分離型有機感光体では、感光体基体上に下地層、電界発生層、電荷輸送層が順に形成されている。
【0181】
また、無機感光体にしても有機感光体にしても、必要に応じて機械的強度に優れた図示しない表面保護層を設けても良い。一般的には、感光体表面はマイナス極性に帯電されるため、電荷輸送層はプラス電荷を輸送するドナー材料が分散される。ドナー材料としては、トリフェニルメタン系、トリフェニルアミン二量体系、ヒドラゾン系、ピラゾリン系などが用いられる。
【0182】
帯電装置602としては、接触帯電型の帯電ローラが用いられる。帯電ローラにマイナス電圧を印加することで、感光体601の表面をマイナスに帯電する。帯電装置602を形成するには、帯電ローラに限らず、コロナチャージャやブラシ部材を用いることもできる。帯電装置602によりマイナス数百V程度に帯電された感光体601上に前述の光書込み装置603を用いて露光すると、露光部位のマイナス電位が小さくなって静電潜像が形成される。この場合、発光体101からの放射光の波長は、感光体601の分光感度の大きな波長に合わせておくことが好ましい。
【0183】
現像装置604は、静電潜像にトナーを選択的に付着させ、トナー画像として顕像化する。つまり、現像装置604は、図示しない現像ローラを有し、この現像ローラにマイナス数百Vの現像バイアス電位を印加することで、感光体601上の露光部である低電位部にマイナス極性のトナー粒子を付着させ、これによって静電潜像をトナー画像として顕像化する。
【0184】
このような現像装置604の現像方式としては、一成分現像剤を用いる一成分現像方式と二成分現像剤を用いる二成分現像方式とのいずれも用いることができるが、トナーの帯電極性はマイナス極性とすることが好ましい。
【0185】
さらに、転写装置605としては、ローラ部材やベルト部材、コロナチャージャなどを用いることができる。このような転写装置605は、感光体601との間に電界を発生させる。
【0186】
このような構成の画像形成装置では、感光体601上にトナー画像が形成されるタイミングで図示しない給紙装置により転写紙607の搬送を開始する。そして、感光体601上のトナー画像と転写紙607の印刷開始位置とが同期して接触した所で、感光体601との間に電界を発生させる転写装置605にトナー画像が吸引され、吸引されたトナー画像が転写紙607上に静電的に転写される。そして、トナー画像が付着した転写紙607は、定着装置610に搬送され、ここでトナー画像が転写紙607に加熱融着される。一方、転写工程後の感光体601の表面に残留するトナー粒子は、クリーニング装置606によって除去される。
【0187】
このようにして電子写真プロセスを用いた画像形成が実行される。このような電子写真プロセスを利用した画像形成動作では、露光エネルギーが比較的小さくても感光体601上に静電潜像を形成することが可能であるため、高速で高精細な光書込みが可能である。
【0188】
[画像形成装置の第二の実施の形態]
本発明の画像形成装置の第二の実施の形態を説明する。光書込み装置の第一ないし第十七の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【0189】
記録体201の別の一例としては、外部エネルギーが付与されることにより画像形成がなされる材料、例えば、感光性の画像形成材料又は感熱性の画像形成材料によって形成された記録体201を用いることができる。
【0190】
感光性の画像形成材料としては、ジアゾ、フォトクロミズム材料などを用いることができる。この場合、記録体201が直接発色する。このため、画像形成装置自体を小型化できるという利点がある。しかも、第一ないし第九の実施の形態で例示した光書込み装置を用いることで、高精細記録が可能である。
【0191】
感熱性の発色材料としては、従来のロイコ染料系材料などを用いることができる。この場合、光を吸収して熱に変換する材料を併用することが好ましい。光を熱に変換して記録するためには、レーザ光のように高出力の光を用いることが好ましい。しかし、高速に高密度な記録を行なうためには、レーザ光源をアレイ化する必要がある。前述のLEDの場合と同様に、レーザダイオードの場合でも高密度にアレイ化することは困難であるが、第一ないし第九の実施の形態で例示した光書込み装置を用いることで、高精細な画像記録が可能となる。
【0192】
【実施例】
[第一の実施例]
以下、図27ないし図29に基づいて本発明の第一の実施例について説明する。
【0193】
[光路シフト手段の作成]
図27は、本発明の発明者が作成した光路シフト手段1001であり、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【0194】
幅10mm、長さ100mm、厚さ1mmのガラス基板1002の表面に厚み0.06μmの市販の垂直(ホメオトロピック)配向膜1003を形成した。厚み100μm、幅2mm、長さ110mmのアルミの電極シート1004をスペーサ兼電極として、有効領域の幅が1mmとなるように、配向膜1003を内側にした二枚のガラス基板1002の間に2つの電極シート1004を平行に配置した。一部を除いた周囲を紫外線硬化接着剤1005で固定してセル1006を作成した。このセル1006を約90度に加熱した状態で、ガラス基板1002の間の空間に液晶層1007となる強誘電性液晶(チッソ製CS1029:複屈折Δn=0.16、チルト角θ=25度、自発分極Ps=−40nC/cm2)を毛管法にて注入した。冷却後、注入口も接着剤で封止し、厚み100μm、有効幅1mm、長さ約95mmの液晶層1007を形成した。そして、各電極対となる電極シート1004にパルスジェネレータと高速アンプとからなる電源1008を接続し、これによって図27に示すような光路シフト手段1001を作成した。
【0195】
このようにして作成された光路シフト手段1001は、その透過率が85%以上と高い値を示した。
【0196】
[光学軸の観察]
無電界の状態で、作成した光路シフト手段1001における有効領域内にある液晶層1007のコノスコープ像を観察したところ、十字形と円環の画像が中心部に観察された。したがって、無電界下では光学軸が液晶層1007に垂直であることを確認できた。この状態では液晶分子のチルト方向がガラス基板1002の面に垂直方向に対して回転する螺旋構造を取っており、平均的な光学軸は螺旋軸の方向であるガラス基板1002の面に垂直な方向として観察される。次に、電源1008から電極対をなす電極シート1004に±150V、1Hzの矩形波電圧を印加したところ、コノスコープ像の十字と円環の位置とが上下方向に1Hzで往復シフトした。顕微鏡の対物レンズのNA値と液晶の屈折率と十字位置のシフト量から光学軸の傾斜角度を計算すると、約25度となり、液晶材料固有のチルト角θと一致していることが確かめられた。そして、150V/mm程度の電界強度では、螺旋構造が解けて一様な方向に液晶分子が配向し、液晶層1007の光学軸の方向が±25度で切換え可能となった。
【0197】
[光路シフト量の電界依存性]
光路シフト量の電界依存性を確かめた。図28を参照しながら説明する。
【0198】
図28は、印加電界と光路シフト量との関係を示すグラフである。
【0199】
実験では、開口部が4μm角のマスクパターンを裏面から直線偏光の光で照明し、光路シフト手段1001を通してその透過光を観察した。つまり、光路シフト手段1001を動作させることでマスクパターンの位置がシフトする様子を顕微鏡付きビデオカメラで観察し、この時の光路シフト量を測定した。光路シフト手段1001の温度は約30℃とした。また、電源1008から電極対をなす電極シート1004に0〜±175V、1Hzの矩形波電圧を印加した。その結果、入射光の偏光面が電界方向と垂直、すなわち光路シフト方向と平行の場合には、図28に示すような光路シフト量の特性が得られた。
【0200】
図28に示すように、±125V/mm程度の電界強度で、シフト量が約21μmとなり、この値で飽和した。同様に、光路シフト手段1001の長手方向に数ヶ所の測定を行ったが、いずれも同様なシフト特性が得られた。また、両シフト位置でのピントズレは見られなかった。
【0201】
さらに、光路シフト手段1001が無い時の開口部の輝度分布と光路シフト時の開口部の輝度分布との変化から、解像度の劣化度合い(コントラスト・トランスファー・ファンクション:CTF)を調べたところ、CTF値は80%以上であり、実用上問題ないと判断した。
【0202】
加えて、入射光の偏光面を電界方向と水平にすると、光路シフトは観察されなかった。
【0203】
[光路シフトの応答時間の測定]
光路シフトの応答時間の測定を確かめた。図29を参照しながら説明する。
【0204】
図29は、印加電界と応答時間との関係を示すグラフである。
【0205】
光路シフト量の電界依存性を確かめた際と同様なシフトの様子を顕微鏡付き高速度カメラで観察することで、光路シフト量とその移動に要する時間、すなわち光路シフトの応答時間を測定した。この際、光路シフト手段1001の温度は約30℃とした。
【0206】
実験では、電源1008から電極対をなす電極シート1004に±100V〜±400V、100Hzの矩形波電圧を印加し、高速度カメラによる観察(時間分解能40500フレーム/秒)を行なった。その結果、図29に示すような応答時間の特性が得られた。±400V/mmでは、応答時間は0.5msec以下であった。
【0207】
[第二の実施例]
以下、図30に基づいて本発明の第二の実施例について説明する。
【0208】
図30は、本発明の発明者が作成した光路シフト手段であり、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【0209】
幅10mm、長さ100mm、厚さ0.15mmの薄いガラス基板1002と、幅10mm、長さ100mm、厚さ2mmの厚いガラス基板1002の表面に厚み0.06μmの市販の垂直(ホメオトロピック)配向膜1003を形成した。厚み100μm、幅2mm、長さ110mmのアルミの電極シート1004をスペーサ兼電極として、有効領域の幅が0.15mmとなるように、配向膜1003を内側にした二枚のガラス基板1002の間に2つの電極シート1004を平行に配置した。一部を除いた周囲を紫外線硬化接着剤1005で固定して基板1002の厚みが非対称なセル1006を作成した。このセル1006に第1の実施例と同じ液晶材料を封入し、厚み100μm、有効幅0.15mm、長さ約95mmの液晶層を形成した。そして、各電極対となる電極シート1004にパルスジェネレータと高速アンプとからなる電源1008を接続し、これによって図30に示すような光路シフト手段1001を作成した。
【0210】
このようにして作成された光路シフト手段1001は、その透過率が85%以上と高い値を示した。第一の実施例と同様に各電極対となる電極シート1004間に400V印加して高速度カメラで応答時間を測定したところ、応答時間は30μsecと非常に高速な応答性を示した。
【0211】
【発明の効果】
請求項1記載の発明は、複数個の発光部を予め決められた画素ピッチで配列する発光体アレイと、前記発光部が放射した光を記録体上に集束させるレンズと、前記発光部から放射された光を前記発光部の配列方向に電気的にシフト可能な光路シフト手段とを有し、前記光路シフト手段を駆動制御することにより前記発光部から放射された光をシフトさせ、これによって前記画素ピッチ間が補完された光照射を前記記録体に対して行なうようにした光書込み装置において、前記光路シフト手段は、前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に配置されてスペーサにより対向間隔が規制される一対の透明な基板と、前記基板の内面側に設けられた垂直配向膜と、前記基板間に垂直配向膜を介して充填され、前記垂直配向膜によってホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶層と、前記光路を挾む位置に配置された電極対に電圧を印加することにより、前記液晶層内に前記基板面法線方向及び前記発光部の配列方向と略直交する方向に電界を発生させる電界発生手段と、を具備するので、
(1)液晶の自発分極による高速応答が可能であり、
(2)光路中に透明電極が無いため光利用効率が高く、
(3)電界強度に応じてシフト量が調整可能であり、更に、
(4)シフト時の光路長の変化が無い、
という優れた効果を有しつつ、高速で高精細な光書込みが可能となる。
【0212】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光書込み装置において、光路のシフト方向が平行となるように前記光路シフト手段を複数層重ね、前記電界発生手段は、それぞれの前記光路シフト手段を独立して駆動するので、画素位置を例えば4倍などの多値に増倍することができる。
【0213】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の光書込み装置において、前記液晶層をその厚み方向に分割する中間層を設け、この中間層の少なくとも一面には垂直配向膜が形成されているので、中間層の存在により光路シフト量が大きくなるため、液晶層の厚みを薄く設定しながら光路シフト量を大きく設定することが可能となり、これにより、液晶層の垂直配向性を向上させ、垂直配向性の不良による透過率の低下を防止することができる。
【0214】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の光書込み装置において、前記スペーサの内側に前記電極対が設けられているので、電極対がスペーサを兼用することになり、これによって部品点数を減らすことができると共に、液晶層厚みを確実に均一化することができ、これによって液晶層内に均一な水平電界を印加することができる。したがって、比較的簡単な構成で、光路シフトの位置精度が高い光書込み装置を得ることができる。
【0215】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に、前記光路シフト手段による光路のシフト方向と平行な偏光面の光のみを透過する直線偏光板を介在させたので、光路シフト手段に入射する光に不要な偏光面の光が混ざっている場合、光路シフトされない光の成分が記録体上の不要な位置に露光され、コントラスト比の低下をもたらすのに対して、本発明では、直線偏光板の作用によって、光路シフト手段に入射する光が確実に光路の移動方向に平行な直線偏光のみとなることから、不要な光の発生を防止し、高精細で高コントラストの光書込み装置を得ることができる。
【0216】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に光シフト方向が平行となるように、少なくとも二つの前記光路シフト手段を配置し、これらの光路シフト手段の間に直線偏光面を略90度回転させる偏光面回転素子を配置したので、両光路シフト手段のシフト量が同一となるように設定しておけば、全ての偏光成分を同一方向にシフトすることができ、したがって、一方向の直線偏光を用いる場合に比べて、光の利用効率を略2倍とすることができる。
【0217】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光書込み装置において、前記液晶層をその厚み方向に略均しい厚みに分割し直線偏光面を略90度回転させる偏光面回転素子からなる中間層を設け、この中間層の少なくとも一面には垂直配向膜が形成されているので、光路シフト量を大きく設定するために液晶層部分の厚みを厚く構成する場合でも、中間層の存在により液晶層中央部付近の配向安定性を向上させることができ、垂直配向性の不良による透過率の低下を防止することができる。しかも、液晶層中の中間層に偏光面回転素子が設けられているので、光路シフト手段を構成する基板枚数を減少させることができ、さらに、偏光面回転素子により界面反射の影響が少なくなるため、素子全体の透過率を向させることもできる。
【0218】
請求項8記載の発明は、請求項1ないし7の何れか一記載の光書込み装置において、前記一対の透明な基板の内、発光体アレイ側の基板の厚みがレンズ側の基板の厚みよりも薄いので、光路シフト手段を発光体アレイに近接させて配置させること、即ち、発光体アレイから出射した放射光の広がりが小さい領域に光路シフト手段の液晶層を配置させることができ、光路シフトに必要な液晶層の有効面積を小さくすることができる。また、液晶層の有効面積が小さいと電極間隔を狭く設定することができるので、比較的低電圧でも高電界を印加することができ、このような高電界の印加により高速な光路偏向動作が可能となり、高速な光書込み装置を得ることができ、さらには、液晶材料の使用量が低減するためコストダウンも図ることができる。
【0219】
請求項9記載の発明は、請求項1ないし7の何れか一記載の光書込み装置において、前記一対の透明な基板の内、記録体側の基板の厚みがレンズ側の基板の厚みよりも薄いので、光路シフト手段を記録体に近接させて配置させること、即ち、放射光が記録体上に集光する直前の光の広がりが小さい領域に光路シフト手段の液晶層を配置させることができ、光路シフトに必要な液晶層の有効面積を小さくすることができる。また、液晶層の有効面積が小さいと電極間隔を狭く設定することができるので、比較的低電圧でも高電界を印加することができ、このような高電界の印加により高速な光路偏向動作が可能となり、高速な光書込み装置を得ることができ、さらには、液晶材料の使用量が低減するためコストダウンも図ることができる。
【0220】
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか一記載の光書込み装置において、前記レンズの開口数(NA)をA、前記光路シフト手段の基板の屈折率をn、前記レンズの焦点位置から前記光路シフト手段の液晶層までの最大距離をTとしたときに、前記電極対の間隔dが以下の関係式
2T×A/n ≦ d ≦ 2T×A
を満たすように、レンズの光の取込角度を表す開口数Aと、基板の屈折率nと、焦点位置から液晶層までの最大距離Tと、電極対の間隔dとの関係を一定範囲に設定したので、光路の広がり範囲が光路シフト手段の電極間隔で遮られない範囲で、電極間隔を狭く設定することができ、光利用効率と電界印加効率とを両立させた最適な設定が可能となり、したがって、光学系の光利用効率を低下させることなく、同じ印加電圧でも比較的高電界を印加することができ、高速な光書込み動作を可能にすることができる。
【0221】
請求項11記載の発明は、請求項1ないし10の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイの発光体近傍に、個々の発光体に対応するマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを設けたので、記録スポットサイズが大きい状態で光路シフトを行っても、露光した画素が重なってしまうが、各発光体からの放射光をマイクロレンズアレイで一旦集光し、その集光点を記録体上に投影することで記録スポットサイズを小さくすることができ、光路シフトによる記録密度の増加を効果的に行なうことができる。
【0222】
請求項12記載の発明は、請求項11記載の光書込み装置において、前記マイクロレンズアレイが、少なくとも液晶層と、この液晶層に電界を印加可能な電極とからなり、電界強度に応じて特定の偏光方向の光に対する当該マイクロレンズの焦点距離を変化させることにより、発光体アレイからの放射光を集光するマイクロレンズアレイ中に電界印加可能な液晶層を有することで、マイクロレンズアレイの集光機能の有無を制御することができ、よって、光路シフト動作による高密度書込みを行なう場合は、マイクロレンズアレイの集光機能を発生させて発光体スポットを小さくすることで、画素サイズを小さく設定することができる一方、光路シフト動作を必要としない場合には、マイクロレンズアレイの集光機能を無くして発光体スポットを大きくすることで、低密度書込みに対応した画素サイズに設定することができ、書込み密度を切替えることができる。
【0223】
請求項13記載の発明は、請求項12記載の光書込み装置において、二つの前記液晶マイクロレンズアレイを、光軸方向に直列に配置させ、電界印加時あるいは無電界時における各液晶マイクロレンズアレイ内の液晶分子の配向方向が、互いに直交するように配向処理方向あるいは電界印加方向を設定したしたので、可変焦点機能を持つ二つの液晶マイクロレンズアレイの液晶配向方向を直交させて配置することで、特定の偏光方向の入射光成分に対しては一方の液晶マイクロレンズアレイが可変レンズとして機能し、直交する偏光方向の入射光成分に対しては他方の液晶マイクロレンズアレイが可変レンズとして機能させることができ、これにより、無偏光の入射光に対して可変焦点機能を実現でき、無偏光に対応する光路シフト手段と組み合わせることで、高い光利用効率で、書込み密度を切替えることができる。
【0224】
請求項14記載の発明は、請求項1ないし10の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光部が放射した光を前記記録体上に集束させる前記レンズが、少なくとも液晶層と、この液晶層に電界を印加可能な電極とを有し、電界強度に応じて特定の偏光方向の光に対する前記レンズの焦点距離を変化させることにより、発光体アレイからの放射光を記録体上に集光するレンズ中に電界印加可能な液晶層を有することで、レンズの焦点距離を制御することができ、よって、光路シフト動作による高密度書込みを行なう場合は、レンズの焦点距離を制御して記録体上の集光スポットサイズを小さくすることで、画素サイズを小さく設定することができる一方、光路シフト動作を必要としない場合には、レンズの焦点距離を制御して記録体上の集光スポットサイズを大きくすることで、低密度書込みに対応した画素サイズに設定することができ、書込み密度を切替えることができる。
【0225】
請求項15記載の発明は、請求項14記載の光書込み装置において、前記発光部が放射した光を前記記録体上に集束させる前記レンズが、少なくとも二つの液晶層と、各液晶層に電界を印加可能な電極とを有し、電界印加時あるいは無電界時における各液晶層の液晶分子の配向方向が、互いに直交するように配向処理方向あるいは電界印加方向を設定することにより、レンズ内の二つの液晶層の液晶配向方向を直交させて配置することで、特定の偏光方向の入射光成分に対しては一方の液晶層により可変焦点レンズとして機能し、直交する偏光方向の入射光成分に対しては他方の液晶層により可変焦点レンズとして機能させることができ、したがって、無偏光の入射光に対して可変焦点機能を実現でき、無偏光に対応する光路シフト手段と組み合わせることで、高い光利用効率で、書込み密度を切替えることができる。
【0226】
請求項16記載の発明は、請求項1ないし15の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイはLEDアレイであるので、光源部の小型化を実現させることができる。
【0227】
請求項17記載の発明は、請求項1ないし15の何れか一記載の光書込み装置において、前記発光体アレイはレーザダイオードアレイであるので、光源部の高効率化と小型化とを実現させることができる。
【0228】
請求項18記載の画像形成装置の発明は、前記記録体としての電子写真プロセスが実行される感光体と、この感光体を一様帯電する帯電装置と、光照射によって一様帯電された前記感光体に静電潜像を形成する請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置と、前記静電潜像を現像する現像装置と、前記感光体上の現像画像を転写紙に転写する転写装置と、を具備するので、請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置の効果を有すると共に、比較的低い光強度による書込みでもコントラストの高い画像形成を行なうことができる。
【0229】
請求項19記載の画像形成装置の発明は、請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置を用いて、外部エネルギーが付与されることにより画像形成がなされる材料からなる前記記録体に直接画像形成を行なうので、請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置の効果を有すると共に、記録体に直接画像が形成されることから画像形成装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光書込み装置の第一の実施の形態を示す光書込み装置の縦断側面図である。
【図2】その縦断正面図である。
【図3】光路シフト手段の液晶層に生ずる電界の方向と液晶分子の傾斜方向とを示す模式図である。
【図4】図3に示す状態とは電界方向が反転した場合の光路シフト手段の液晶層に生ずる電界の方向と液晶分子の傾斜方向とを示す模式図である。
【図5】液晶層における液晶分子の配向状態を示す模式図である。
【図6】図6に示す状態とは電界方向が反転した場合の液晶層における液晶分子の配向状態を示す模式図である。
【図7】発光体のピッチと光路シフト手段による光路シフト量と画素ピッチと解像度との関係を例示する模式図である。
【図8】本発明の光書込み装置の第二の実施の形態を示し、(a)は光書込み装置の縦断側面図、(b)はその縦断正面図である。
【図9】本発明の光書込み装置の第三の実施の形態を示す光書込み装置の縦断正面図である。
【図10】本発明の光書込み装置の第四の実施の形態として、光書込み装置の一態様を示す縦断正面図である。
【図11】本発明の光書込み装置の第四の実施の形態として、光書込み装置の別の態様を示す縦断正面図である。
【図12】第一の実施の形態における光書込み装置で発生する現象を説明するための光書込み装置の縦断側面図である。
【図13】本発明の光書込み装置の第五の実施の形態として、光書込み装置の一態様を示す縦断側面図である。
【図14】本発明の光書込み装置の第五の実施の形態として、光書込み装置の別の態様を示す縦断側面図である。
【図15】本発明の光書込み装置の第六の実施の形態を示す光書込み装置の縦断側面図である。
【図16】その動作を説明するための模式図である。
【図17】本発明の光書込み装置の第七の実施の形態を示す光書込み装置の縦断側面図である。
【図18】光路シフト手段の配置例を示す光書込み装置の縦断正面図である。
【図19】本発明の光書込み装置の第八の実施の形態を示す光路シフト手段の配置例の縦断正面図である。
【図20】本発明の光書込み装置の第九の実施の形態を示す光路シフト手段の配置例の縦断正面図である。
【図21】本発明の光書込み装置の第十の実施の形態を示すレンズの光の取込角度と焦点位置からの距離と光路の径との関係を示す説明図である。
【図22】本発明の光書込み装置の第十一の実施の形態を示す光書込み装置の縦断正面図である。
【図23】本発明の光書込み装置の第十二の実施の形態を示すマイクロレンズアレイのマイクロレンズを示す断面図である。
【図24】本発明の光書込み装置の第十三の実施の形態を示すマイクロレンズアレイのマイクロレンズを示す断面図である。
【図25】本発明の光書込み装置の第十六の実施の形態を示す発光体アレイの縦断側面図である。
【図26】本発明の画像形成装置の第一の実施の形態を示す模式図である。
【図27】本発明の発明者が実験用に作成した第一の実施例の光路シフト手段の一例であり、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【図28】印加電界と光路シフト量との関係を示すグラフである。
【図29】印加電界と応答時間との関係を示すグラフである。
【図30】本発明の発明者が実験用に作成した第二の実施例の光路シフト手段の一例であり、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【図31】液晶層を用いた従来の光書込み装置の一例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
101 発光部
102 発光体アレイ
113 発光部
201 記録体
301 光路シフト手段
302 スペーサ
303 基板
304 垂直配向膜
305 液晶層
306 電界発生手段
307 電極対
309 中間層
401 直線偏光板
501 偏光面回転素子
510 レンズ
520 マイクロレンズアレイ
521 マイクロレンズ
522 液晶層
601 感光体
602 帯電装置
603 光書込み装置
604 現像装置
605 転写装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical writing device using a light emitting array and an image forming apparatus using the optical writing device.
[0002]
[Prior art]
An image forming engine is used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction peripheral (MFP) thereof, a photographic exposure machine or a printer using a photosensitive material, a printer or a facsimile using a thermosensitive material. In some cases, an optical writing device using a light emitting array is used.
[0003]
In an optical writing device using such an illuminant array, the interval between a plurality of illuminants included in the illuminant array must be reduced in order to increase the resolution of a printed image. For example, when manufacturing a light emitting array having a pixel pitch of 1200 dpi, the light emitting pitch is about 21 μm. However, in this case, the mounting technology such as wire bonding must be increased in density, which increases the cost.
[0004]
Therefore, conventionally, while using a light-emitting element array with a low resolution, an imaging position control that changes the exposure position electro-optically by combining a ferroelectric liquid crystal cell that rotates the polarization plane by 90 degrees and a birefringent plate. There has been proposed an optical writing device capable of printing at a high resolution by using means (for example, see Patent Document 1).
[0005]
FIG. 31 is a vertical sectional side view showing an example of a conventional optical writing device described in Patent Document 1. Hereinafter, such an optical writing device will be briefly described.
[0006]
A pair of
[0007]
Here, as the liquid crystal layer 4, a liquid crystal material is used such that the change in the orientation direction of the liquid crystal director at the time of electric field switching is 45 degrees. Therefore, by switching the direction of the liquid crystal director so as to be parallel to the linear polarization plane of the incident light or to have a relation of 45 degrees, the polarization plane can be rotated by 90 degrees.
[0008]
Further, if the
[0009]
Therefore, an optical writing device is configured by interposing the optical path shifting means 6 configured as described above between the light
[0010]
Therefore, by using the optical writing device configured as described above for an image forming apparatus, printing can be performed at a high resolution even when a light emitting array having a low resolution is used. Moreover, the surface-stabilized ferroelectric liquid crystal cell introduced as the liquid crystal layer 4 has an advantage that high-speed switching is possible and a high-speed optical path shift can be realized.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-8-118726
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical writing device illustrated in FIG. 31 has the following problems.
(1) The surface-stable ferroelectric liquid crystal cell is required to control the cell gap with high precision, and therefore, it is difficult to manufacture the cell in an area corresponding to the size of the light emitting array.
(2) A surface-stable ferroelectric liquid crystal cell requires a pair of transparent electrodes in the optical path, and the transmittance of the cell is reduced.
(3) An optical crystal that functions as a birefringent plate is generally expensive, and using an optical crystal having an area corresponding to the size of the light emitting array increases the cost.
(4) Since the optical path that travels straight through the optical birefringent plate and the optical path that travels obliquely are switched, a difference in optical path length occurs between both optical paths, and the focal position is shifted.
(5) Since the moving amount of the optical path is determined by the birefringence and the thickness of the optical crystal, the moving amount of the optical path is fixed.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical writing device capable of performing high-resolution image exposure even when a low-resolution illuminant array is used, while solving the problems described in (1) to (5) above. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a light-emitting array in which a plurality of light-emitting units are arranged at a predetermined pixel pitch, a lens that focuses light emitted by the light-emitting units on a recording medium, and light emitted from the light-emitting unit. Optical path shifting means capable of electrically shifting the light emitted in the arrangement direction of the light emitting section, and light emitted from the light emitting section is shifted by driving and controlling the optical path shifting means, whereby the light In an optical writing apparatus in which light irradiation in which pixel pitches are complemented is performed on the recording medium, the optical path shift means is disposed on an optical path from the light emitting element array to the recording medium and is opposed by a spacer. A pair of transparent substrates whose spacing is regulated, a vertical alignment film provided on the inner surface side of the substrate, and a space between the substrates filled with a vertical alignment film interposed therebetween, and the vertical alignment film By applying a voltage to a liquid crystal layer made of a chiral smectic C phase forming a pick alignment and an electrode pair disposed at a position sandwiching the optical path, a normal direction of the substrate surface and the light emitting portion in the liquid crystal layer are formed. Electric field generating means for generating an electric field in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction.
[0015]
Therefore, by performing a switching operation of the polarity of the electric field applied to the liquid crystal layer through the electrode pair, the liquid crystal layer exhibits an optical path shift function, and the recording medium can be irradiated with light in which pixel pitches are complemented. It becomes possible. This allows high-resolution image exposure even when a low-resolution illuminant array is used. At this time, since a horizontal electric field is applied to the liquid crystal layer of the vertically aligned chiral smectic C phase,
(1) High-speed response by spontaneous polarization of liquid crystal is possible,
(2) Since there is no transparent electrode in the optical path, the light use efficiency is high,
(3) The shift amount can be adjusted according to the electric field strength.
(4) there is no change in the optical path length during shifting;
Thus, high-speed, high-definition optical writing can be performed.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to the first aspect, the optical path shifting means is stacked in a plurality of layers so that the optical path shift direction is parallel, and the electric field generating means sets each of the optical path shifting means. Drive independently.
[0017]
Therefore, it is possible to multiply the pixel position to a multi-value such as four times.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the optical writing device according to the first or second aspect, an intermediate layer that divides the liquid crystal layer in a thickness direction is provided, and a vertical alignment film is formed on at least one surface of the intermediate layer. I have.
[0019]
Therefore, even when the thickness of the liquid crystal layer portion is increased to set the optical path shift amount large, the presence of the intermediate layer improves the alignment stability near the center of the liquid crystal layer. Thereby, the vertical alignment of the entire liquid crystal layer is improved, and a decrease in transmittance due to poor vertical alignment is prevented.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to third aspects, the electrode pair is provided inside the spacer.
[0021]
Therefore, since the interval between the electrode pairs can be set to be small, an electric field can be efficiently applied in the liquid crystal layer. When the electrode pair also serves as a spacer, the number of components can be reduced. Further, since the thickness of the liquid crystal layer can be reliably made uniform, a uniform horizontal electric field can be applied to the inside of the liquid crystal layer. Thus, an optical writing device with a relatively simple configuration and high optical path shift position accuracy can be obtained.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, an optical path parallel to a shift direction of the optical path by the optical path shift means is provided on an optical path from the luminous body array to the recording medium. A linear polarizing plate that transmits only the light on the polarization plane was interposed.
[0023]
Therefore, when the light incident on the optical path shifting means is mixed with the light of the unnecessary polarization plane, the component of the light that is not optical path shifted is exposed at an unnecessary position on the recording medium, thereby lowering the contrast ratio. On the other hand, in the present invention, since the light incident on the optical path shifting means is only linearly polarized light parallel to the moving direction of the optical path by the action of the linear polarizing plate, generation of unnecessary light is prevented, A fine and high-contrast optical writing device can be obtained.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fourth aspects, at least two light shifting directions are parallel to each other on an optical path from the luminous body array to the recording medium. The optical path shift means was arranged, and a polarization plane rotating element for rotating the linear polarization plane by about 90 degrees was arranged between the optical path shift means.
[0025]
Therefore, when non-polarized light is incident on the optical path shifting means, of the light incident on one of the optical path shifting means, the optical path of the extraordinary light component is shifted, and the ordinary light component goes straight and exits as it is. Next, when the polarization plane is rotated by 90 degrees by the polarization plane rotation element, the light shifted by the one optical path shift means travels straight as the ordinary light component of the other optical path shift means, and travels straight through the one optical path shift means. The light shifts as an extraordinary light component of the other optical path shifting means. Therefore, if the shift amounts of the two optical path shift means are set to be the same, all the polarization components can be shifted in the same direction, and the use of light can be reduced as compared with the case where linear polarization in one direction is used. The efficiency can be approximately doubled.
[0026]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fourth aspects, the liquid crystal layer is divided into substantially uniform thicknesses in a thickness direction thereof, and a linear polarization plane is rotated by approximately 90 degrees. An intermediate layer comprising a rotating element is provided, and a vertical alignment film is formed on at least one surface of the intermediate layer.
[0027]
Therefore, even when the thickness of the liquid crystal layer portion is increased to set the optical path shift amount large, the presence of the intermediate layer improves the alignment stability near the center of the liquid crystal layer. Therefore, a decrease in transmittance due to poor vertical alignment is prevented. Moreover, since the polarization plane rotation element is provided in the intermediate layer in the liquid crystal layer, it is possible to reduce the number of substrates constituting the optical path shift means. Further, the influence of interface reflection is reduced by the polarization plane rotation element, so that the transmittance of the entire element is improved.
[0028]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to seventh aspects, the thickness of the substrate on the light emitting array side of the pair of transparent substrates is greater than the thickness of the substrate on the lens side. thin.
[0029]
Therefore, by making the thickness of the substrate on the illuminant array side smaller than the thickness of the substrate on the lens side, the optical path shift means is arranged close to the illuminant array, that is, the emission light emitted from the illuminant array Since the liquid crystal layer of the optical path shifting means can be arranged in a region where the spread is small, the effective area of the liquid crystal layer required for the optical path shift can be reduced. Also, if the effective area of the liquid crystal layer is small, the electrode spacing can be set small, so that a high electric field can be applied even at a relatively low voltage, and a high-speed optical path deflection operation is possible by applying such a high electric field. Thus, a high-speed optical writing device can be obtained. Further, the cost can be reduced because the amount of the liquid crystal material used is reduced.
[0030]
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to seventh aspects, the thickness of the recording medium-side substrate of the pair of transparent substrates is smaller than the thickness of the lens-side substrate.
[0031]
Therefore, the liquid crystal layer of the light path shifting means can be arranged in a region where the spread of the light immediately before the radiated light is condensed on the recording medium can be arranged by placing the light path shifting means close to the recording medium. The effective area of the liquid crystal layer required for the above can be reduced. Also, if the effective area of the liquid crystal layer is small, the electrode spacing can be set small, so that a high electric field can be applied even at a relatively low voltage, and a high-speed optical path deflection operation is possible by applying such a high electric field. Thus, a high-speed optical writing device can be obtained. Further, the cost can be reduced because the amount of the liquid crystal material used is reduced.
[0032]
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the numerical aperture (NA) of the lens is A, the refractive index of the substrate of the optical path shifting means is n, and the lens is When the maximum distance from the focal position to the liquid crystal layer of the optical path shifting means is T, the distance d between the electrode pairs is expressed by the following relational expression.
2T × A / n ≦ d ≦ 2T × A
Meet.
[0033]
Therefore, the relationship among the numerical aperture A representing the light take-in angle of the lens, the refractive index n of the substrate, the maximum distance T from the focal position to the liquid crystal layer, and the distance d between the electrode pairs is set within a certain range. Therefore, the distance between the electrodes can be set to be small within a range in which the spread of the optical path is not blocked by the distance between the electrodes of the optical path shift means, and the optimum setting can be achieved in which both the light use efficiency and the electric field application efficiency are compatible. Therefore, a relatively high electric field can be applied even at the same applied voltage without lowering the light use efficiency of the optical system, and a high-speed optical writing operation can be performed.
[0034]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to tenth aspects, a microlens array having microlenses corresponding to individual light emitting units is provided near a light emitting unit of the light emitting unit array. Was.
[0035]
Therefore, even if the optical path is shifted in a state where the recording spot size is large, the exposed pixels overlap, but the emitted light from each light emitting unit is once condensed by the microlens array, and the condensing point is set on the recording medium. In this case, the recording spot size can be reduced, and the recording density can be effectively increased by shifting the optical path.
[0036]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical writing device according to the eleventh aspect, the microlens array includes a liquid crystal microlens array having at least a liquid crystal layer and an electrode capable of applying an electric field to the liquid crystal layer. The focal length of the microlens for light in a specific polarization direction is changed according to the intensity.
[0037]
Therefore, the presence of the liquid crystal layer capable of applying an electric field in the microlens array for condensing the light emitted from the light emitter array makes it possible to control the presence or absence of the condensing function of the microlens array. Therefore, when performing high-density writing by the optical path shift operation, the pixel size can be set small by generating the light condensing function of the microlens array to reduce the light emitting spot, but the optical path shift operation is required. Otherwise, the pixel size corresponding to low-density writing can be set by switching the writing density by eliminating the light-collecting function of the microlens array and enlarging the light-emitting spot.
[0038]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to the twelfth aspect, the two liquid crystal microlens arrays are arranged in series in an optical axis direction, and each liquid crystal microlens array is provided when an electric field is applied or when no electric field is applied. The direction of the alignment treatment or the direction of the electric field application was set such that the alignment directions of the liquid crystal molecules were orthogonal to each other.
[0039]
Therefore, by arranging two liquid crystal microlens arrays having a variable focus function with the liquid crystal alignment directions orthogonal to each other, one of the liquid crystal microlens arrays functions as a variable lens for incident light components in a specific polarization direction. The other liquid crystal microlens array functions as a variable lens for the incident light component in the orthogonal polarization direction. As a result, a variable focus function can be realized for non-polarized incident light, and the writing density can be switched with high light use efficiency by combining with an optical path shift unit corresponding to non-polarized light.
[0040]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to tenth aspects, the lens that focuses the light emitted by the light emitting unit on the recording medium includes at least a liquid crystal layer and a liquid crystal. An electrode capable of applying an electric field to the layer, wherein a focal length of the lens with respect to light in a specific polarization direction is changed according to the electric field intensity.
[0041]
Therefore, the focal length of the lens can be controlled by providing the liquid crystal layer capable of applying an electric field in the lens for condensing the light emitted from the light emitting array on the recording medium. Therefore, when performing high-density writing by the optical path shifting operation, the pixel size can be set small by controlling the focal length of the lens to reduce the size of the condensed spot on the recording medium. If the pixel density is not required, the focal length of the lens can be controlled to increase the size of the focused spot on the recording medium, so that the pixel size can be set to correspond to low-density writing. it can.
[0042]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to the fourteenth aspect, the lens that focuses the light emitted by the light emitting unit on the recording medium includes at least two liquid crystal layers and an electric field applied to each liquid crystal layer. An alignment process direction or an electric field application direction was set so that the liquid crystal molecules had an electrode capable of applying the electric field and the liquid crystal molecules in each liquid crystal layer were perpendicular to each other when an electric field was applied or when no electric field was applied.
[0043]
Therefore, by arranging the liquid crystal alignment directions of the two liquid crystal layers in the lens at right angles, one of the liquid crystal layers functions as a variable focus lens for the incident light component of a specific polarization direction, and the orthogonal polarization directions are used. Function as a varifocal lens with respect to the incident light component by the other liquid crystal layer. Therefore, a variable focus function can be realized for non-polarized incident light, and the writing density can be switched with high light use efficiency by combining with a non-polarized light path shifting means.
[0044]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fifteenth aspects, the illuminant array is an LED array.
[0045]
Therefore, downsizing of the light source unit is realized.
[0046]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fifteenth aspects, the illuminant array is a laser diode array.
[0047]
Therefore, high efficiency and downsizing of the light source unit are realized.
[0048]
The invention of an image forming apparatus according to claim 18, wherein the photosensitive member on which the electrophotographic process is performed as the recording member, a charging device for uniformly charging the photosensitive member, and the photosensitive member uniformly charged by light irradiation 18. The optical writing device according to claim 1, which forms an electrostatic latent image on a body, a developing device for developing the electrostatic latent image, and transferring a developed image on the photoconductor to a transfer paper. A transfer device.
[0049]
Therefore, the operation and effect of the optical writing device according to any one of claims 1 to 17 can be obtained. Further, an image with high contrast can be formed even with writing with a relatively low light intensity.
[0050]
The invention of an image forming apparatus according to claim 19 uses the optical writing device according to any one of claims 1 to 17, wherein the recording medium is made of a material on which an image is formed by applying external energy. Image formation is performed directly.
[0051]
Therefore, the operation and effect of the optical writing device according to any one of claims 1 to 17 can be obtained. Further, since the image is formed directly on the recording medium, the size of the image forming apparatus can be reduced.
[0052]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment of Optical Writing Device]
A first embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0053]
FIG. 1 is a vertical side view of the optical writing device, and FIG. 2 is a vertical front view thereof.
[0054]
The optical writing device according to the present embodiment includes a
[0055]
Here, the optical path shift means 301 is provided on a pair of
[0056]
In such an optical writing device according to the present embodiment, the
[0057]
At this time, the optical path shifting means 301 shifts the optical path in the direction in which the
[0058]
Hereinafter, each part will be described in detail.
[0059]
As the
[0060]
Further, the light emitted from each
[0061]
A spherical lens, an aspherical lens, a gradient index lens array, or the like can be used as a lens for focusing the light emitted by the
[0062]
Next, the optical path shift means 301 will be described.
[0063]
Glass, quartz, plastic, or the like can be used for the pair of
[0064]
Further, the thickness of the pair of
[0065]
The
[0066]
Then, a
[0067]
As the
[0068]
Here, the
[0069]
The chiral smectic C phase has an extremely high response speed as compared with the smectic A phase and the nematic liquid crystal, and is characterized by being capable of switching in sub-ms. In particular, since the direction of the liquid crystal director is uniquely determined with respect to the direction of the electric field, the direction of the director is easier to control and easier to handle than a liquid crystal having a smectic A phase.
[0070]
The
[0071]
In such a configuration, the operation of the optical writing device according to the present embodiment will be described focusing on the operation principle of the optical path shift
[0072]
FIG. 3 is a schematic view showing the direction of an electric field generated in the
[0073]
In FIGS. 3 and 4, for convenience, the length of the element is expressed as being shorter than the width between the electrodes of the element. However, the width and length of the operable element correspond to the effective area of the
[0074]
FIGS. 3A and 4A are views of the optical path shifting means 301 as viewed from the emission surface side. The side where the width of the liquid crystal molecules is drawn wide is on the front side of the drawing, and the side where the width is drawn is narrow. This shows a state in which the liquid crystal director is inclined toward the back of the paper. The direction of the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal is indicated by an arrow. As shown in FIG. 4A, when the direction of the electric field is reversed, the direction of the tilt angle of the substantially vertically aligned liquid crystal molecules is reversed. Here, the relationship between the direction in which an electric field is applied and the tilt direction of liquid crystal molecules is shown for a case where the spontaneous polarization of the liquid crystal is positive. Here, when the direction of the tilt angle is reversed, it is considered that the liquid crystal molecules in the smectic layer rotate in a virtual cone-shaped plane as shown in FIGS. 3B and 4B.
[0075]
5 and 6, the
[0076]
As shown in FIG. 5, when an electric field is applied to the near side of the drawing, if the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is positive, the number of molecules tilted to the upper right in FIG. The optical axis also tilts in the upper right direction in FIG. 5 and functions as a birefringent plate. Above the threshold electric field at which the helical structure of the chiral smectic C phase can be solved, all the liquid crystal directors exhibit a tilt angle θ, and the birefringent plate has an optical axis inclined upward at an angle θ. The linearly polarized light incident from the left as extraordinary light is shifted upward in parallel. Here, assuming that the refractive index in the major axis direction of the liquid crystal molecules is ne, the refractive index in the minor axis direction is no, and the thickness (gap) of the liquid crystal layer 4 is d, the shift amount S is expressed by the following equation 1. (See “Crystal Optics” Japan Society of Applied Physics, edited by Optical Society, p. 198).
[0077]
Similarly, when the voltage applied to the
[0078]
Therefore, the
[0079]
Here, as is clear from FIGS. 5 and 6, the optical path of the light emitted by the
[0080]
Further, even when the electric field is equal to or less than the threshold electric field at which the spiral structure of the chiral smectic C phase can be solved in the
[0081]
Further, the shift amount 2S at the time of the electric field inversion depends on the optical characteristics of the liquid crystal material of the
[0082]
Further, in the present embodiment, in order to apply a horizontal electric field, there is no need to provide a transparent electrode in the optical path as in the optical writing device illustrated in FIG. There is a structural advantage.
[0083]
In addition, the switching time of the optical axis in the optical path shift
[0084]
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the relationship between the pitch of the
[0085]
Here, the relationship between the pitch of the
[0086]
For example, as shown in FIG. 7, using a one-dimensional
[0087]
[Second Embodiment of Optical Writing Device]
A second embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0088]
FIG. 8A is a vertical side view of the optical writing device, and FIG. 8B is a vertical front view thereof.
[0089]
In the present embodiment, a plurality of (two in this embodiment) optical path shift means 301 are arranged in series with respect to the optical paths such that the directions of light movement by the respective optical path shift means 301 are substantially parallel. In addition, a power source 308 is provided so that a voltage can be independently applied to each optical path shift
[0090]
The shift amount of the light path shift means 301 in the light emitting
[0091]
In such a configuration, by controlling the operations of the first and
[0092]
The number of the optical path shift
[0093]
[Third Embodiment of Optical Writing Device]
A third embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0094]
FIG. 9 is a vertical sectional front view of the optical writing device.
[0095]
When using an inexpensive
[0096]
Therefore, in the present embodiment, in order to prevent the occurrence of such alignment defects, as shown in FIG. 9, the
[0097]
As the
[0098]
In such a configuration, the
[0099]
[Fourth Embodiment of Optical Writing Device]
A fourth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0100]
FIG. 10 is a longitudinal sectional front view of one embodiment of the optical writing device, and FIG. 11 is a longitudinal sectional front view of another embodiment of the optical writing device.
[0101]
In the first to third embodiments described above, the thickness of the
[0102]
Therefore, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 10 or FIG. 11, a sheet-
[0103]
Although a sheet-like electrode is provided on the inner side surface of the
[0104]
With such a configuration, a horizontal electric field can be efficiently generated inside the
[0105]
In addition, since the
[0106]
The optical writing device illustrated in FIG. 10 is based on the configuration of the optical writing device according to the second embodiment illustrated in FIG. Therefore, the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The optical writing device illustrated in FIG. 11 is based on the configuration of the optical writing device according to the third embodiment illustrated in FIG. Therefore, the same portions as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0107]
[Fifth Embodiment of Optical Writing Device]
A fifth embodiment of the optical writing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0108]
FIG. 12 is a vertical side view of the optical writing device for explaining a phenomenon that occurs in the optical writing device according to the first embodiment. FIG. 13 is an optical diagram illustrating one aspect of the optical writing device according to the present embodiment. FIG. 14 is a longitudinal side view of an optical writing device illustrating another aspect of the optical writing device of the present embodiment.
[0109]
In each of the first to fourth embodiments described above, the operation has been described on the assumption that the radiated light from the
[0110]
Therefore, in this embodiment, the linear
[0111]
In such a configuration, the light to be exposed on the
[0112]
[Sixth Embodiment of Optical Writing Device]
A sixth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0113]
FIG. 15 is a vertical side view of the optical writing device, and FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the operation of the optical writing device of the present embodiment.
[0114]
In the above-described first to fifth embodiments, since only the linearly polarized light component in the optical path shift direction is exposed on the
[0115]
Therefore, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 15, two optical path shift
[0116]
As shown in FIG. 15, when the unpolarized radiation light from the
[0117]
At this time, if the liquid crystal material and the liquid crystal thickness of the two liquid crystal layers 305 and the applied electric field applied to such liquid crystal layers 305 are set to be equal, the shift amounts of the polarization components generated in the respective
[0118]
Here, as the polarization
[0119]
[Seventh Embodiment of Optical Writing Device]
A seventh embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those of the third embodiment described with reference to FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0120]
FIG. 17 is a vertical sectional side view of the optical writing device.
[0121]
In the present embodiment, a member corresponding to the above-mentioned
[0122]
Thus, since the
[0123]
Further, since the influence of interface reflection can be reduced, the transmittance of the entire optical path shift
[0124]
Further, the orientation of the
[0125]
Here, as the polarization
[0126]
Further, in practice, an
[0127]
[Eighth Embodiment of Optical Writing Device]
An eighth embodiment of the optical writing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first to seventh embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0128]
FIG. 18 is a longitudinal sectional front view of an optical writing device showing an example of the arrangement of the optical path shifting means, and FIG. 19 is a longitudinal sectional front view of the optical writing apparatus showing an example of the arrangement of the optical path shifting means of the present embodiment.
[0129]
Light emitted from the
[0130]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 19, the
[0131]
[Ninth Embodiment of Optical Writing Device]
A ninth embodiment of the optical writing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the eighth embodiment described with reference to FIGS. 18 and 19 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0132]
FIG. 20 is a vertical sectional front view of an optical writing device showing an example of the arrangement of the optical path shift means of the present embodiment.
[0133]
In this embodiment, as shown in FIG. 20, the optical path shift means 301 and the
[0134]
According to such a configuration, the
[0135]
[Tenth Embodiment of Optical Writing Device]
A tenth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the eighth and ninth embodiments described with reference to FIGS. 18 to 20 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0136]
In the present embodiment, when considering the optical system configuration as shown in FIGS. 18 to 20, the numerical aperture (NA) of the
2T × A / n ≦ d ≦ 2T × A
Set to satisfy.
[0137]
FIG. 21 shows the relationship between the light take-in angle θ of the
NA = n × sin θ = n × 2f / D
Can be expressed as Here, n represents the refractive index between the
[0138]
Therefore, by setting the electrode interval d between them, it is possible to make an optimal setting that achieves both light use efficiency and electric field application efficiency. As a result, a relatively high electric field can be applied even at the same applied voltage without lowering the light use efficiency of the optical system, and a high-speed optical writing operation can be performed.
[0139]
[Eleventh Embodiment of Optical Writing Device]
An eleventh embodiment of the optical writing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the eighth embodiment described with reference to FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0140]
FIG. 22 is a vertical sectional front view of the optical writing device of the present embodiment.
[0141]
In the present embodiment, a
[0142]
According to such a configuration, the radiated light from the
[0143]
[Twelfth Embodiment of Optical Writing Device]
A twelfth embodiment of the optical writing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The same portions as those of the eleventh embodiment described with reference to FIG. 22 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0144]
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a microlens of the microlens array of the present embodiment.
[0145]
The
[0146]
Therefore, as shown in FIG. 23A, when no electric field is applied, the liquid crystal molecules are oriented vertically in the plane of the drawing. Here, by selecting a material that makes the refractive index in the long axis direction of the liquid crystal molecules (the extraordinary light refractive index) sufficiently larger than the refractive index of each of the
[0147]
On the other hand, when an electric field is applied between the transparent electrodes, for example, when the liquid crystal molecules have a positive dielectric anisotropy, the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the
[0148]
Therefore, it is possible to control the presence or absence or the size of the light collecting function of the
[0149]
The sign of the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules, the direction of the alignment treatment, the relationship between the presence / absence of an electric field, and the magnitude of the lens effect are not limited to the above examples, but may be any combination that achieves the same effect.
[0150]
[Thirteenth Embodiment of Optical Writing Device]
A thirteenth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same portions as those of the twelfth embodiment described with reference to FIG. 23 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0151]
The twelfth embodiment described above can cope only with the case where the incident light is linearly polarized light, and when the light from the
[0152]
Therefore, in the present embodiment, the microlens array is composed of two liquid
[0153]
In FIG. 24A, the liquid crystal alignment direction in the left
[0154]
As an example of the liquid crystal microlens, the substrate has a lens shape and the lens effect is generated by the thickness distribution of the liquid crystal layer. However, the substrate is parallel, the thickness of the liquid crystal layer is constant, and the electric field distribution is formed in the liquid crystal layer. By giving the refractive index distribution spatially, a lens effect may be generated. In this case, the electrode may be divided into a plurality of parts and the voltage value of each electrode may be changed, or the electric field distribution may be formed by forming a potential distribution in the electrode using a high-resistance electrode material. . The electrode shape may be a stripe shape or a ring shape, and is appropriately designed according to a desired electric field intensity distribution shape.
[0155]
[Fourteenth Embodiment of Optical Writing Device]
A fourteenth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described.
[0156]
In the above-described example, the liquid
[0157]
The principle and basic configuration of the variable focus by the liquid crystal micro lens are the same as those of the liquid
[0158]
When performing high-density writing by an optical path shift operation, the pixel size can be set small by controlling the focal length of the
[0159]
[Fifteenth Embodiment of Optical Writing Device]
A fifteenth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described.
[0160]
The fourteenth embodiment described above can cope only with the case where the incident light is linearly polarized light, and when the light from the
[0161]
Therefore, in this embodiment, the
[0162]
The principle and basic configuration of variable focus by two liquid crystal microlenses whose orientation directions are orthogonal to each other are the same as those of the
[0163]
Therefore, a variable focus function can be realized for non-polarized incident light, and the writing density can be switched with high light use efficiency by combining with the optical path shift
[0164]
[16th Embodiment of Optical Writing Device]
A sixteenth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first to fifteenth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0165]
FIG. 25 is a vertical sectional side view of the
[0166]
In the first to fifteenth embodiments, the type of the
[0167]
On the other hand, for example, when a light source and a nematic liquid crystal light valve array are used as the
[0168]
Therefore, in the present embodiment, an LED array is used as the
[0169]
For this reason, it is difficult to realize a 21 μm pitch required for writing at 1200 dpi with a single-row light-emitting
[0170]
Here, as illustrated in FIG. 25, the LED array has the light-emitting
[0171]
At the time of implementation, a microlens array (not shown) may be provided near the
[0172]
[Seventeenth Embodiment of Optical Writing Device]
A seventeenth embodiment of the optical writing device according to the present invention will be described.
[0173]
In the present embodiment, although not shown, a laser diode array is used as the
[0174]
At the time of implementation, a microlens array (not shown) may be provided near the
[0175]
[First Embodiment of Image Forming Apparatus]
A first embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The same portions as those of the first to seventeenth embodiments of the optical writing device are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0176]
The optical writing device of the present invention can be applied to the
[0177]
Around the drum-shaped or belt-shaped photoconductor 601, a
[0178]
Here, a photosensitive layer (not shown) made of an inorganic material or an organic material is formed on the surface of the photoconductor 601. The photoconductor 601 on which the photosensitive layer made of an inorganic material is formed is called an inorganic photoconductor, and the photoconductor 601 on which the photosensitive layer made of an organic material is formed is called an organic photoconductor.
[0179]
As the inorganic photoreceptor, an amorphous selenium-based or amorphous silicon-based material is used.
[0180]
The organic photoreceptor is preferably of a function separation type of a charge generation layer and a charge transport layer (neither is shown). The electric field generating layer has a thickness of about several μm, and is formed as a resin-dispersed film in which the pigment is dispersed in a binder resin such as a polycarbonate or a deposited resin of a charge generating agent such as a phthalocyanine-based pigment, a bisazo-based pigment, or a perylene-based pigment. Is done. The charge transport layer has a thickness of about several tens of μm and is formed as a film in which a donor material having a hole transport ability or an acceptor material having an electron transport ability is dispersed in a binder resin such as polycarbonate. In a general function-separated type organic photoreceptor, a base layer, an electric field generating layer, and a charge transport layer are sequentially formed on a photoreceptor substrate.
[0181]
In addition, a surface protective layer (not shown) having excellent mechanical strength may be provided if necessary, whether the photosensitive member is an inorganic photosensitive member or an organic photosensitive member. Generally, since the surface of the photoconductor is negatively charged, a donor material for transporting a positive charge is dispersed in the charge transport layer. As the donor material, triphenylmethane, triphenylamine dimer, hydrazone, pyrazoline and the like are used.
[0182]
As the
[0183]
The developing
[0184]
As a developing method of such a developing
[0185]
Further, as the
[0186]
In the image forming apparatus having such a configuration, conveyance of the
[0187]
Thus, image formation using the electrophotographic process is performed. In an image forming operation using such an electrophotographic process, an electrostatic latent image can be formed on the photoconductor 601 even if exposure energy is relatively small, so that high-speed, high-definition optical writing is possible. It is.
[0188]
[Second Embodiment of Image Forming Apparatus]
A second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described. The same portions as those of the first to seventeenth embodiments of the optical writing device are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
[0189]
As another example of the
[0190]
As the photosensitive image forming material, diazo, photochromic material, and the like can be used. In this case, the
[0191]
As the heat-sensitive coloring material, a conventional leuco dye-based material or the like can be used. In this case, it is preferable to use a material that absorbs light and converts it into heat. In order to convert light into heat for recording, it is preferable to use high-output light such as laser light. However, in order to perform high-speed and high-density recording, it is necessary to array laser light sources. As in the case of the above-mentioned LED, it is difficult to form a high-density array even in the case of a laser diode, but by using the optical writing device exemplified in the first to ninth embodiments, a high-definition Image recording becomes possible.
[0192]
【Example】
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0193]
[Creation of optical path shifting means]
FIGS. 27A and 27B are optical path shift means 1001 created by the inventor of the present invention. FIG. 27A is a plan view and FIG. 27B is a side view.
[0194]
A commercially available vertical (homeotropic)
[0195]
The optical path shifting means 1001 thus produced exhibited a high transmittance of 85% or more.
[0196]
[Observation of optical axis]
When a conoscopic image of the
[0197]
[Electric field dependence of optical path shift amount]
The electric field dependence of the optical path shift amount was confirmed. This will be described with reference to FIG.
[0198]
FIG. 28 is a graph showing the relationship between the applied electric field and the amount of optical path shift.
[0199]
In the experiment, the mask pattern having an opening of 4 μm square was illuminated with linearly polarized light from the back surface, and the transmitted light was observed through the optical
[0200]
As shown in FIG. 28, at an electric field strength of about ± 125 V / mm, the shift amount was about 21 μm, and the value was saturated at this value. Similarly, measurements were made at several locations in the longitudinal direction of the optical path shifting means 1001, and similar shift characteristics were obtained in each case. No out-of-focus was observed at both shift positions.
[0201]
Further, the degree of degradation of the resolution (contrast transfer function: CTF) was examined from the change in the luminance distribution of the aperture when the optical path shifting means 1001 was not provided and the luminance distribution of the aperture during the optical path shift. Was 80% or more, and it was judged that there was no practical problem.
[0202]
In addition, when the plane of polarization of the incident light was horizontal to the direction of the electric field, no optical path shift was observed.
[0203]
[Measurement of optical path shift response time]
The measurement of the response time of the optical path shift was confirmed. This will be described with reference to FIG.
[0204]
FIG. 29 is a graph showing the relationship between the applied electric field and the response time.
[0205]
By observing the state of the shift in the same manner as when confirming the electric field dependence of the optical path shift amount with a high-speed camera equipped with a microscope, the optical path shift amount and the time required for its movement, that is, the response time of the optical path shift, were measured. At this time, the temperature of the optical path shift means 1001 was set to about 30 ° C.
[0206]
In the experiment, a rectangular wave voltage of ± 100 V to ± 400 V, 100 Hz was applied from a
[0207]
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0208]
FIGS. 30A and 30B show the optical path shifting means created by the inventor of the present invention. FIG. 30A is a plan view thereof, and FIG. 30B is a side view thereof.
[0209]
A commercially available vertical (homeotropic) orientation having a thickness of 0.06 μm on the surface of a
[0210]
The optical path shifting means 1001 thus produced exhibited a high transmittance of 85% or more. As in the first embodiment, when a voltage of 400 V was applied between the
[0211]
【The invention's effect】
The invention according to claim 1 is a light-emitting array in which a plurality of light-emitting units are arranged at a predetermined pixel pitch, a lens that focuses light emitted by the light-emitting units on a recording medium, and light emitted from the light-emitting unit. Optical path shifting means capable of electrically shifting the light emitted in the arrangement direction of the light emitting section, and light emitted from the light emitting section is shifted by driving and controlling the optical path shifting means, whereby the light In an optical writing apparatus in which light irradiation in which pixel pitches are complemented is performed on the recording medium, the optical path shift means is disposed on an optical path from the light emitting element array to the recording medium and is opposed by a spacer. A pair of transparent substrates whose spacing is regulated, a vertical alignment film provided on the inner surface side of the substrate, and a space between the substrates filled with a vertical alignment film interposed therebetween, and the vertical alignment film By applying a voltage to a liquid crystal layer composed of a chiral smectic C phase forming a pick alignment and an electrode pair disposed at a position sandwiching the optical path, a normal direction of the substrate surface and a light emitting portion of the light emitting portion are formed in the liquid crystal layer. Electric field generating means for generating an electric field in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction,
(1) High-speed response by spontaneous polarization of liquid crystal is possible,
(2) Since there is no transparent electrode in the optical path, the light use efficiency is high,
(3) The shift amount can be adjusted according to the electric field strength.
(4) there is no change in the optical path length during shifting;
High-speed, high-definition optical writing can be performed while having such an excellent effect.
[0212]
According to a second aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to the first aspect, the optical path shifting means is stacked in a plurality of layers so that the optical path shift direction is parallel, and the electric field generating means sets each of the optical path shifting means. Since the pixel positions are independently driven, the pixel position can be multiplied to, for example, four times.
[0213]
According to a third aspect of the present invention, in the optical writing device according to the first or second aspect, an intermediate layer that divides the liquid crystal layer in a thickness direction is provided, and a vertical alignment film is formed on at least one surface of the intermediate layer. Since the amount of optical path shift increases due to the presence of the intermediate layer, it is possible to set the amount of optical path shift large while setting the thickness of the liquid crystal layer thin, thereby improving the vertical alignment of the liquid crystal layer, A decrease in transmittance due to poor vertical alignment can be prevented.
[0214]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to third aspects, since the electrode pair is provided inside the spacer, the electrode pair also serves as the spacer, As a result, the number of components can be reduced, and the thickness of the liquid crystal layer can be reliably made uniform, so that a uniform horizontal electric field can be applied in the liquid crystal layer. Therefore, it is possible to obtain an optical writing device having a relatively simple configuration and high optical path shift position accuracy.
[0215]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, an optical path parallel to a shift direction of the optical path by the optical path shift means is provided on an optical path from the luminous body array to the recording medium. Since a linear polarizer that transmits only the light on the polarization plane is interposed, when light incident on the optical path shifting means is mixed with light on an unnecessary polarization plane, light components that are not optical path shifted are unnecessary on the recording medium. In the present invention, the light is incident on the optical path shift means only by the linearly polarized light parallel to the moving direction of the optical path due to the action of the linear polarizing plate. Therefore, generation of unnecessary light can be prevented, and a high-definition and high-contrast optical writing device can be obtained.
[0216]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fourth aspects, at least two light shifting directions are parallel to each other on an optical path from the luminous body array to the recording medium. Since the optical path shifting means is arranged, and a polarization plane rotating element for rotating the linear polarization plane by approximately 90 degrees is arranged between these optical path shifting means, the shift amounts of both optical path shifting means are set to be the same. If so, all the polarization components can be shifted in the same direction, and therefore, the light use efficiency can be approximately doubled as compared with the case where linear polarization in one direction is used.
[0219]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fourth aspects, the liquid crystal layer is divided into substantially uniform thicknesses in a thickness direction thereof, and a linear polarization plane is rotated by approximately 90 degrees. Since an intermediate layer composed of a rotating element is provided, and a vertical alignment film is formed on at least one surface of the intermediate layer, even when the thickness of the liquid crystal layer portion is increased in order to set a large optical path shift amount, the intermediate layer Can improve the alignment stability near the center of the liquid crystal layer, and can prevent a decrease in transmittance due to poor vertical alignment. Moreover, since the polarization plane rotation element is provided in the intermediate layer in the liquid crystal layer, the number of substrates constituting the optical path shift means can be reduced, and the influence of interface reflection is reduced by the polarization plane rotation element. In addition, the transmittance of the entire device can be improved.
[0218]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to seventh aspects, the thickness of the substrate on the light emitting array side of the pair of transparent substrates is greater than the thickness of the substrate on the lens side. Since it is thin, the light path shifting means can be arranged close to the light emitting array, that is, the liquid crystal layer of the light path shifting means can be arranged in a region where the spread of radiated light emitted from the light emitting array is small. The required effective area of the liquid crystal layer can be reduced. Also, if the effective area of the liquid crystal layer is small, the electrode spacing can be set small, so that a high electric field can be applied even at a relatively low voltage, and a high-speed optical path deflection operation is possible by applying such a high electric field. As a result, a high-speed optical writing device can be obtained, and the cost can be reduced because the amount of the liquid crystal material used is reduced.
[0219]
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to seventh aspects, the thickness of the recording body-side substrate is smaller than the thickness of the lens-side substrate among the pair of transparent substrates. Arranging the optical path shifting means close to the recording medium, that is, the liquid crystal layer of the optical path shifting means can be arranged in an area where the spread of the light immediately before the radiated light converges on the recording medium is small; The effective area of the liquid crystal layer required for the shift can be reduced. Also, if the effective area of the liquid crystal layer is small, the electrode spacing can be set small, so that a high electric field can be applied even at a relatively low voltage, and a high-speed optical path deflection operation is possible by applying such a high electric field. As a result, a high-speed optical writing device can be obtained, and the cost can be reduced because the amount of the liquid crystal material used is reduced.
[0220]
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the numerical aperture (NA) of the lens is A, the refractive index of the substrate of the optical path shifting means is n, and the refractive index of the lens is n. When the maximum distance from the focal position to the liquid crystal layer of the optical path shifting means is T, the distance d between the electrode pairs is expressed by the following relational expression.
2T × A / n ≦ d ≦ 2T × A
So that the relationship among the numerical aperture A representing the light taking-in angle of the lens, the refractive index n of the substrate, the maximum distance T from the focal position to the liquid crystal layer, and the distance d between the electrode pairs is within a certain range. As a result, the distance between the electrodes can be set narrower within the range in which the optical path spread range is not obstructed by the electrode spacing of the optical path shift means, making it possible to achieve optimal settings that balance light use efficiency and electric field application efficiency. Therefore, a relatively high electric field can be applied even at the same applied voltage without lowering the light use efficiency of the optical system, and a high-speed optical writing operation can be performed.
[0221]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to tenth aspects, a microlens array having microlenses corresponding to individual light emitters is provided near the light emitter of the light emitter array. Therefore, even if the optical path is shifted in a state where the recording spot size is large, the exposed pixels overlap, but the emitted light from each illuminant is once condensed by the microlens array, and the condensing point is recorded on the recording medium. By projecting upward, the recording spot size can be reduced, and the recording density can be effectively increased by an optical path shift.
[0222]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical writing apparatus according to the eleventh aspect, the microlens array includes at least a liquid crystal layer and an electrode capable of applying an electric field to the liquid crystal layer, and the microlens array has a specific function according to the electric field intensity. By changing the focal length of the microlens with respect to the light in the polarization direction, the liquid crystal layer capable of applying an electric field is provided in the microlens array for collecting the radiated light from the illuminant array. It is possible to control the presence / absence of the function, and therefore, when performing high-density writing by an optical path shift operation, the pixel size is set small by generating the condensing function of the microlens array to reduce the luminous spot. On the other hand, when the optical path shift operation is not required, the light-spot The By increasing, it is possible to set the pixel size corresponding to the low density writing, it is possible to switch the writing density.
[0223]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to the twelfth aspect, the two liquid crystal microlens arrays are arranged in series in an optical axis direction, and each liquid crystal microlens array is provided when an electric field is applied or when no electric field is applied. Since the alignment direction or electric field application direction was set so that the alignment directions of the liquid crystal molecules are orthogonal to each other, the liquid crystal alignment directions of the two liquid crystal microlens arrays having a variable focus function were arranged orthogonally. One liquid crystal microlens array functions as a variable lens for incident light components in a specific polarization direction, and the other liquid crystal microlens array functions as a variable lens for incident light components in orthogonal polarization directions. As a result, a variable focus function can be realized for unpolarized incident light, and it is combined with an optical path shift means corresponding to non-polarized light. By combining, in a high light utilization efficiency, it is possible to switch the writing density.
[0224]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to tenth aspects, the lens that focuses the light emitted by the light emitting unit on the recording medium includes at least a liquid crystal layer and a liquid crystal. An electrode capable of applying an electric field to the layer, and by changing the focal length of the lens with respect to light in a specific polarization direction in accordance with the electric field intensity, radiated light from the light emitting array is condensed on a recording medium By having a liquid crystal layer to which an electric field can be applied in a lens to be controlled, the focal length of the lens can be controlled. Therefore, when performing high-density writing by an optical path shift operation, the focal length of the lens is controlled to control the recording medium. The pixel size can be set small by reducing the size of the focused light spot above, but if the optical path shift operation is not required, the focal length of the lens is controlled to By increasing the light spot size, it is possible to set the pixel size corresponding to the low density writing, it is possible to switch the writing density.
[0225]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to the fourteenth aspect, the lens that focuses the light emitted by the light emitting unit on the recording medium includes at least two liquid crystal layers and an electric field applied to each liquid crystal layer. An electrode capable of applying an electric field, and by setting the alignment direction or the electric field application direction such that the liquid crystal molecules of each liquid crystal layer are perpendicular to each other when an electric field is applied or when no electric field is applied, the two electrodes in the lens are set. By arranging the liquid crystal orientation directions of the two liquid crystal layers at right angles, one liquid crystal layer functions as a varifocal lens for the incident light component of a specific polarization direction, and In addition, the other liquid crystal layer can function as a varifocal lens, so that a varifocal function can be realized for non-polarized incident light, and it is combined with an optical path shift means corresponding to non-polarized light. By combining, in a high light utilization efficiency, it is possible to switch the writing density.
[0226]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fifteenth aspects, since the light-emitting body array is an LED array, the size of the light source unit can be reduced.
[0227]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the optical writing device according to any one of the first to fifteenth aspects, since the light-emitting body array is a laser diode array, high efficiency and small size of the light source unit are realized. Can be.
[0228]
The invention of an image forming apparatus according to claim 18, wherein the photosensitive member on which the electrophotographic process is performed as the recording member, a charging device for uniformly charging the photosensitive member, and the photosensitive member uniformly charged by light irradiation 18. The optical writing device according to claim 1, which forms an electrostatic latent image on a body, a developing device for developing the electrostatic latent image, and transferring a developed image on the photoconductor to a transfer paper. And a transfer device, which has the effect of the optical writing device according to any one of claims 1 to 17, and can form an image with high contrast even when writing with a relatively low light intensity.
[0229]
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the optical writing device according to any one of the first to seventeenth aspects, wherein the recording medium is made of a material on which an image is formed by applying external energy. Since the image is formed directly, the effect of the optical writing device according to any one of claims 1 to 17 is obtained, and the size of the image forming device can be reduced because the image is formed directly on the recording medium.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of an optical writing device showing a first embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional front view thereof.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a direction of an electric field generated in a liquid crystal layer of the optical path shifting means and a tilt direction of liquid crystal molecules.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a direction of an electric field generated in a liquid crystal layer of the optical path shifting means and a tilt direction of liquid crystal molecules when the direction of the electric field is reversed.
FIG. 5 is a schematic view showing an alignment state of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer when the direction of an electric field is reversed from that shown in FIG.
FIG. 7 is a schematic view illustrating the relationship between the pitch of the luminous body, the amount of optical path shift by the optical path shifting means, the pixel pitch, and the resolution.
8A and 8B show a second embodiment of the optical writing apparatus according to the present invention, wherein FIG. 8A is a vertical sectional side view of the optical writing apparatus, and FIG. 8B is a vertical sectional front view thereof.
FIG. 9 is a longitudinal sectional front view of an optical writing device showing a third embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 10 is a vertical sectional front view showing one mode of an optical writing device as a fourth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 11 is a vertical sectional front view showing another aspect of the optical writing device as a fourth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 12 is a vertical side view of the optical writing device for describing a phenomenon occurring in the optical writing device according to the first embodiment.
FIG. 13 is a longitudinal sectional side view showing one mode of an optical writing device as a fifth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 14 is a vertical sectional side view showing another aspect of the optical writing apparatus as a fifth embodiment of the optical writing apparatus of the present invention.
FIG. 15 is a longitudinal sectional side view of an optical writing device showing a sixth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the operation.
FIG. 17 is a longitudinal sectional side view of an optical writing device showing a seventh embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 18 is a longitudinal sectional front view of an optical writing device showing an example of arrangement of optical path shifting means.
FIG. 19 is a vertical sectional front view of an example of arrangement of optical path shift means showing an eighth embodiment of the optical writing apparatus of the present invention.
FIG. 20 is a vertical sectional front view of an arrangement example of optical path shift means showing a ninth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a relationship between a light taking-in angle of a lens, a distance from a focal position, and a diameter of an optical path, showing a tenth embodiment of the optical writing apparatus of the present invention.
FIG. 22 is a longitudinal sectional front view of the optical writing device showing an eleventh embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 23 is a sectional view showing a microlens of a microlens array showing a twelfth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 24 is a sectional view showing a microlens of a microlens array showing a thirteenth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 25 is a longitudinal sectional side view of a light emitting array showing a sixteenth embodiment of the optical writing device of the present invention.
FIG. 26 is a schematic diagram illustrating a first embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIGS. 27A and 27B are examples of the optical path shifting means of the first embodiment created by the inventor of the present invention for an experiment, wherein FIG. 27A is a plan view and FIG. 27B is a side view.
FIG. 28 is a graph showing a relationship between an applied electric field and an optical path shift amount.
FIG. 29 is a graph showing a relationship between an applied electric field and a response time.
FIGS. 30A and 30B show an example of an optical path shifting means according to a second embodiment prepared by the inventor of the present invention for an experiment, wherein FIG. 30A is a plan view and FIG.
FIG. 31 is a longitudinal sectional side view showing an example of a conventional optical writing device using a liquid crystal layer.
[Explanation of symbols]
101 Light emitting unit
102 Light-emitting body array
113 Light emitting unit
201 Recorded body
301 Optical path shift means
302 spacer
303 substrate
304 vertical alignment film
305 liquid crystal layer
306 Electric field generating means
307 electrode pairs
309 Middle class
401 linear polarizing plate
501 Polarization plane rotation element
510 lens
520 micro lens array
521 micro lens
522 liquid crystal layer
601 photoconductor
602 charging device
603 Optical writing device
604 developing device
605 Transfer device
Claims (19)
前記光路シフト手段は、
前記発光体アレイから前記記録体に向かう光路上に配置されてスペーサにより対向間隔が規制される一対の透明な基板と、
前記基板の内面側に設けられた垂直配向膜と、
前記基板間に垂直配向膜を介して充填され、前記垂直配向膜によってホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶層と、
前記光路を挾む位置に配置された電極対に電圧を印加することにより、前記液晶層内に前記基板面法線方向及び前記発光部の配列方向と略直交する方向に電界を発生させる電界発生手段と、
を具備することを特徴とする光書込み装置。A light emitting array in which a plurality of light emitting units are arranged at a predetermined pixel pitch, a lens for focusing light emitted by the light emitting unit on a recording medium, and light emitted from the light emitting unit to the light emitting unit An optical path shifter electrically shiftable in the arrangement direction, wherein the light emitted from the light emitting unit is shifted by controlling the driving of the optical path shifter, whereby the light between the pixel pitches is complemented. In an optical writing device configured to perform irradiation on the recording medium,
The optical path shifting means,
A pair of transparent substrates that are arranged on an optical path from the light emitting body array toward the recording medium and whose facing distance is regulated by a spacer;
A vertical alignment film provided on the inner surface side of the substrate,
A liquid crystal layer composed of a chiral smectic C phase filled with a vertical alignment film between the substrates and forming a homeotropic alignment by the vertical alignment film,
Electric field generation that generates an electric field in the liquid crystal layer in a direction substantially normal to the substrate surface normal direction and the arrangement direction of the light emitting portions by applying a voltage to an electrode pair disposed at a position sandwiching the optical path. Means,
An optical writing device comprising:
2T×A/n ≦ d ≦ 2T×A
を満たすことを特徴とする請求項1ないし9の何れか一記載の光書込み装置。When the numerical aperture (NA) of the lens is A, the refractive index of the substrate of the optical path shifting means is n, and the maximum distance from the focal position of the lens to the liquid crystal layer of the optical path shifting means is T, The distance d between the electrode pairs is represented by the following relational expression: 2T × A / n ≦ d ≦ 2T × A
10. The optical writing device according to claim 1, wherein the optical writing device satisfies the following.
この感光体を一様帯電する帯電装置と、
光照射によって一様帯電された前記感光体に静電潜像を形成する請求項1ないし17の何れか一記載の光書込み装置と、
前記静電潜像を現像する現像装置と、
前記感光体上の現像画像を転写紙に転写する転写装置と、
を具備する画像形成装置。A photoconductor on which an electrophotographic process is performed as the recording medium,
A charging device for uniformly charging the photoconductor,
The optical writing device according to any one of claims 1 to 17, wherein an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member uniformly charged by light irradiation.
A developing device for developing the electrostatic latent image;
A transfer device for transferring the developed image on the photoconductor to transfer paper,
An image forming apparatus comprising:
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