專利名稱：掃描光學(xué)裝置和圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描光學(xué)裝置和使用該裝置的圖像形成裝置，特別是涉及對(duì)為了實(shí)現(xiàn)高速、高記錄密度而使用從多個(gè)光源的發(fā)光點(diǎn)產(chǎn)生的激光束進(jìn)行圖像形成的，特別是使用在比掃描方向的偏轉(zhuǎn)面更寬的范圍內(nèi)接受從光源裝置射出的光束，在感光體表面上進(jìn)行光掃描的上面場(0ver field)掃描光學(xué)系統(tǒng)(以下，叫做OFS掃描光學(xué)系統(tǒng))的，在激光束印刷機(jī)或數(shù)字復(fù)印機(jī)等中適用的掃描光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
在數(shù)字復(fù)印機(jī)或激光束印刷機(jī)中，近年來要求進(jìn)一步高速化，與此同時(shí)，正在發(fā)明使可以增加作為偏轉(zhuǎn)器的多面反射鏡的偏轉(zhuǎn)面而進(jìn)行掃描的OFS掃描光學(xué)系統(tǒng)或光源的個(gè)數(shù)增加，以進(jìn)行多條掃描線同時(shí)掃描的多光束掃描光學(xué)裝置。
一般地，在光源中使用的媒體是半導(dǎo)體激光器，具有高斯分布的光束具有某種擴(kuò)展寬度，從發(fā)光點(diǎn)射出。
在使之形成為用入射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行限制的擴(kuò)展角的光束之后，通過用多面反射鏡的偏轉(zhuǎn)面切取該入射光的一部分來形成掃描光束。由于相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)面來說光束已被固定，伴隨著旋轉(zhuǎn)所使用的光束的使用區(qū)域不斷地變化。
通過使具有高斯分布的光束的切取方法時(shí)時(shí)刻刻改變，在掃描光束的強(qiáng)度上產(chǎn)生分布，這種分布變成被掃描面上的照度分布，成為圖像的濃度不均勻。
作為解決該問題的手段，示于專利文獻(xiàn)1。
進(jìn)行層次ND濾波器的使用和電學(xué)修正的專利文獻(xiàn)2等，發(fā)明了種種進(jìn)行修正的技術(shù)，此外，在專利文獻(xiàn)3中，則進(jìn)行了在入射一側(cè)設(shè)置開口部分以簡化構(gòu)成的研究。
特開平11-14923號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開平4-255874號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開平11-218702號(hào)公報(bào)但是，在上邊所說的發(fā)明中，雖然可以改善照度分布，但伴隨有部件的構(gòu)成變得復(fù)雜，導(dǎo)致價(jià)格上升等的缺點(diǎn)。
設(shè)置ND濾波器或開口部分的發(fā)明，由于部件的加工精度或組裝公差、或部件的不均勻，也存在著得不到充分的效果的問題。
但是，比這一點(diǎn)更重要的是上述種種發(fā)明的前提，是用正常的狀態(tài)配置光源，當(dāng)作為光源的半導(dǎo)體激光器的芯片相對(duì)于光軸向主掃描方向傾斜地進(jìn)行組裝時(shí)，從準(zhǔn)直透鏡射出后的大體上平行光束的強(qiáng)度中心就會(huì)從光軸偏移，多面反射鏡所切取的入射光束的強(qiáng)度分布就會(huì)變成非對(duì)稱。
在極端的情況下，在被掃描面上形成的掃描線的強(qiáng)度峰值位于掃描有效范圍外邊，有時(shí)候強(qiáng)度分布傾斜而達(dá)到初始的2倍以上。
在考慮使用多個(gè)光源的OFS掃描光學(xué)裝置的情況下，可以預(yù)料從每一個(gè)半導(dǎo)體激光器射出的分布不同這樣的事態(tài)，結(jié)果即便是用作為偏轉(zhuǎn)面的多面反射鏡偏轉(zhuǎn)面使全部光束一致起來，若使用該光束進(jìn)行掃描則照度分布因每一條掃描線而異，在圖像中，就會(huì)產(chǎn)生圖像全體成為不均勻的濃度。
對(duì)于這樣的狀況，若用上邊所說的發(fā)明的對(duì)策是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這些問題而提出的，其目的在于提供在用使用多個(gè)光源的OFS掃描光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行掃描時(shí)，規(guī)定從光源發(fā)出的出射光束的分布和射出軸，使被掃描面上的照度分布成為大體上對(duì)稱，可以應(yīng)對(duì)高速化且同時(shí)畫質(zhì)高的掃描光學(xué)裝置。
此外，本發(fā)明的目的還在于，提供在盡量抑制與高畫質(zhì)化伴隨的附加的構(gòu)造，抑制成本的上升，同時(shí)可以使照度分布相對(duì)于掃描的中心軸變成大體上對(duì)稱的掃描光學(xué)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第1方面的掃描光學(xué)裝置，具有把從至少1個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)單元的第1光學(xué)系統(tǒng)，和用上述偏轉(zhuǎn)單元偏轉(zhuǎn)后的多個(gè)光束在被掃描面上成為光斑進(jìn)行成像的第2光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的光束，在主掃描方向中變成為比該偏轉(zhuǎn)面還寬的光束，在主掃描剖面內(nèi)，設(shè)來自上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)的射出分布的中心軸和與它們對(duì)應(yīng)的第1光學(xué)系統(tǒng)的光軸所構(gòu)成的角度為αi，其中對(duì)光軸最大角度離散開來的兩個(gè)光束的角度為α1、α2，上述αi彼此間構(gòu)成的最大偏差為αε，從主掃描剖面內(nèi)的上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的光束的放射角的全角寬度分別為θi，其中全角寬度之差最大的兩個(gè)光束放射角為θ1、θ2，其差為|θ1-θ2|時(shí)，分別滿足2≥α1-α2≥04≥α1+α2≥02≥αε/(1+θε)≥0其中，θi是各光束的強(qiáng)度分布峰的1/e2以內(nèi)的范圍。
第2方面的掃描光學(xué)裝置，是上述第1方面的掃描光學(xué)裝置，其特征在于在上述被掃描面上的有效掃描區(qū)域的兩端部的光束的照度分布的強(qiáng)度差在4％以內(nèi)。
第3方面的掃描光學(xué)裝置，是上述第1方面或第2方面所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于第1光學(xué)系統(tǒng)具備第3光學(xué)系統(tǒng)和第4光學(xué)系統(tǒng)，把從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)中的一個(gè)發(fā)出點(diǎn)射出的光束導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)單元的第3光學(xué)系統(tǒng)的光軸和把從另一個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的光束導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)單元的第4光學(xué)系統(tǒng)的光軸，在主掃描剖面內(nèi)具有規(guī)定的開角，向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射。
第4方面的掃描光學(xué)裝置，是第1方面或第2方面所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)搭載在單片復(fù)(monolithicmulti)半導(dǎo)體激光器上。
第5方面的掃描光學(xué)裝置，是第1方面或第2方面所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束，用上述第1光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的光束合成系統(tǒng)合成，并被導(dǎo)到上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面。
第6方面的掃描光學(xué)裝置，是第1到第5方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于在把向上述第1光學(xué)系統(tǒng)的上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的入射光軸和第2光學(xué)系統(tǒng)投影到主掃描剖面上時(shí)，兩個(gè)光軸大體上一致。
第7方面的掃描光學(xué)裝置，是第1到第6方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束，在副掃描剖面內(nèi)相對(duì)于上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面從斜向入射。
第8方面的掃描光學(xué)裝置，是第1到第7方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)，至少在主掃描方向上彼此分離開來。
第9方面的掃描光學(xué)裝置，是第8方面所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于在向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束的主光線之內(nèi)彼此所構(gòu)成的角度最大的主光線彼此間所構(gòu)成的角度，在0度以上6度以下。
第10方面的掃描光學(xué)裝置，是第1到第7方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)僅僅在副掃描方向上分離開來。
第11方面的掃描光學(xué)裝置，是第1到第10方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)搭載在半導(dǎo)體激光器上，上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面，在主掃描剖面內(nèi)，移動(dòng)范圍為向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的至少兩個(gè)光束的每個(gè)光束內(nèi)的光量分布最大值的1/2以上的光量。
第12方面的掃描光學(xué)裝置，是第1到第11方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述掃描光學(xué)裝置具有至少3個(gè)發(fā)光點(diǎn)。
第13方面的圖像形成裝置，其特征在于包括由第1到第12方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置；配置在上述被掃描面上的感光體；使借助于用上述掃描光學(xué)裝置進(jìn)行掃描的光束在上述感光體上形成的靜電潛象作為調(diào)色劑像進(jìn)行顯影的顯影器；把上述顯影后的調(diào)色劑像復(fù)制到被復(fù)制材料上的復(fù)制器；以及使復(fù)制后的調(diào)色劑像定影于被復(fù)制材料上的定影器。
第14方面的圖像形成裝置，其特征在于包括由第1到第12方面中的任何一者所述的掃描光學(xué)裝置，和使從外部設(shè)備輸入進(jìn)來的代碼數(shù)據(jù)變換成圖像信號(hào)后使之向上述掃描光學(xué)裝置輸入的印刷機(jī)控制器。


圖1示出實(shí)施方式1的OFS多束掃描光學(xué)裝置的主掃描剖面。
圖2示出實(shí)施方式1的OFS多束掃描光學(xué)裝置的副掃描剖面。
圖3示出實(shí)施方式2的OFS多束掃描光學(xué)裝置的主掃描剖面。
圖4示出實(shí)施方式2的OFS多束掃描光學(xué)裝置的副掃描剖面。
圖5示出使用本發(fā)明的多束掃描光學(xué)裝置的圖像形成裝置。
具體實(shí)施例方式
圖5是展示本發(fā)明的圖像形成裝置的實(shí)施方式的副掃描方向的主要部分剖面圖。
在圖5中，標(biāo)號(hào)104表示圖像形成裝置。
在該圖像形成裝置104中，從個(gè)人計(jì)算機(jī)等的外部設(shè)備117輸入代碼數(shù)據(jù)Dc。該代碼數(shù)據(jù)Dc借助于裝置內(nèi)的印刷機(jī)控制器111被變換成圖像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))Di。該圖像數(shù)據(jù)Di被輸入到具有實(shí)施方式1到3所示的構(gòu)成的光掃描單元100。然后，從該光掃描單元100射出根據(jù)圖像數(shù)據(jù)Di進(jìn)行調(diào)制的光束103，借助于該光束103，在主掃描方向上掃描感光鼓101的感光面。
作為靜電潛象承載體(感光體)的感光鼓101，借助于電機(jī)115順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。此外，伴隨著該旋轉(zhuǎn)，感光鼓101的感光面相對(duì)于光束103，向與主掃描方向垂直的副掃描方向移動(dòng)。在感光鼓101的上方，以與表面觸碰的方式設(shè)置有使感光鼓101的表面一樣地帶電的帶電輥?zhàn)?02。由此，向由于帶電輥?zhàn)佣鴰щ姷母泄夤?01的表面上，照射利用上述光掃描光學(xué)裝置100進(jìn)行掃描的光束203。
如先前說明的那樣，光束103已根據(jù)圖像數(shù)據(jù)Di進(jìn)行了調(diào)制，采用照射該光束103的辦法，在感光鼓101的表面上形成靜電潛象。該靜電潛象，利用被配設(shè)為在比上述光束103的照射位置更往感光鼓101的旋轉(zhuǎn)方向的下游一側(cè)與感光鼓101觸碰的顯影器107，變成調(diào)色劑像后進(jìn)行顯影。利用顯影器107被顯影的調(diào)色劑像，用在感光鼓101的下方被配設(shè)為與感光鼓101相對(duì)置的復(fù)制輥?zhàn)?08，被復(fù)制到作為被復(fù)制材料的復(fù)印紙112上。
復(fù)印紙112雖然收納于感光鼓101的前方(在圖5中為右側(cè))的復(fù)印紙盒109內(nèi)，但是，也可以用手工給紙。在復(fù)印紙盒109端部上，配設(shè)有給紙輥?zhàn)?10，向搬運(yùn)通路送入復(fù)印紙盒109內(nèi)的復(fù)印紙112。
如上所述地處理之后，再把已復(fù)制上未定影的調(diào)色劑像的復(fù)印紙112搬運(yùn)到感光鼓101后方(在圖5中為左側(cè))的定影器中。
定影器由具有定影加熱器(未畫出來)的定影輥?zhàn)?13和被配設(shè)為壓接到該定影輥?zhàn)?13上的加壓棍子114構(gòu)成，通過用定影輥?zhàn)?13和加壓棍子114的壓接部分一邊對(duì)從復(fù)制部分搬運(yùn)過來的復(fù)印紙加壓一邊加熱，使復(fù)印紙112上邊的未定影調(diào)色劑像進(jìn)行定影。此外，在定影輥?zhàn)?13的后方配設(shè)有排紙輥?zhàn)?16，使定影后的復(fù)印紙112排到圖像形成裝置的外面。
在圖5中雖然未畫出來，但是，印刷機(jī)控制器111，不僅要進(jìn)行先前所說的數(shù)據(jù)的變換，還要進(jìn)行對(duì)包括電機(jī)115在內(nèi)的圖像形成裝置內(nèi)的各個(gè)部分或后述的光掃描光學(xué)裝置內(nèi)的多面電機(jī)等的控制。
以下，用附圖對(duì)本發(fā)明中使用的掃描光學(xué)裝置詳細(xì)地進(jìn)行說明。
(實(shí)施方式1)圖1用主掃描剖面圖示出了本發(fā)明的OFS多束掃描光學(xué)裝置的圖中，1是激光器單元，具有由具有兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)的半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的光源2和準(zhǔn)直透鏡，通過進(jìn)行規(guī)定的光學(xué)調(diào)整，射出兩個(gè)大體上平行的光。
本實(shí)施方式的激光器單元1，由于初始調(diào)整為使被掃描面12上的掃描線的照度分布相對(duì)于掃描中心軸變成大體上對(duì)稱，故要構(gòu)成為借助于調(diào)整裝置23，與含有光源的發(fā)光點(diǎn)的主掃描平面垂直的副掃描方向的軸為中心的旋轉(zhuǎn)構(gòu)造。此時(shí)，兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)，要配置為使得具有規(guī)定的副掃描間隔那樣地考慮掃描光學(xué)裝置的成像倍率，例如，設(shè)定為以兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)的中間點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心，使光源圍繞著光軸旋轉(zhuǎn)以得到所希望的副掃描間隔。但是，在副掃描方向的成像倍率不那么高的情況下，也可以使之排列在沿著副掃描方向的方向上，以規(guī)定的倍率投影到掃描面上。
4是具有負(fù)的折射能力的發(fā)散透鏡(負(fù)透鏡)，5是限制通過光束以對(duì)光束形狀進(jìn)行整形的光圈板(開口光圈)。6是僅僅在副掃描方向上才具有規(guī)定的折射能力的圓筒形透鏡，7是折返反射鏡，向光偏轉(zhuǎn)器10一側(cè)反射從激光器單元1射出的光束。
另外，發(fā)散透鏡4、光圈板5、圓筒形透鏡6、折返反射鏡7以及后述的掃描透鏡8、9等的各元件，構(gòu)成入射光學(xué)系統(tǒng)(第1光學(xué)系統(tǒng))21的一部分。10是作為光偏轉(zhuǎn)器的12個(gè)面的多面反射鏡(旋轉(zhuǎn)多面鏡)，借助于電機(jī)等的驅(qū)動(dòng)裝置(未畫出來)以恒定的速度向圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。
23是具有fθ特性和成像性能的成像光學(xué)系統(tǒng)(第2光學(xué)系統(tǒng))，具備具有在主掃描方向上具有規(guī)定的功率的第1、第2掃描透鏡8、9的掃描透鏡系統(tǒng)(fθ系統(tǒng))22；僅僅在副掃描方向上具有規(guī)定的功率的長的圓筒形透鏡(長透鏡)11，通過使已用光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)后的光束在被掃描面上成像，同時(shí)，在副掃描剖面內(nèi)使光偏轉(zhuǎn)器10的偏轉(zhuǎn)面10a和被掃描面12之間成為大體上共軛的關(guān)系，對(duì)該偏轉(zhuǎn)面的歪斜進(jìn)行修正。
另外，長透鏡11在主掃描方向上不具有折射能力，為恒定地保持被掃描面12上的副掃描方向的光斑直徑和像面彎曲，在透鏡的長邊方向上，使副掃描剖面內(nèi)的折射能力進(jìn)行變化，為了容易地形成這樣的形狀，與掃描透鏡8、9組合起來，該透鏡也使用用塑料進(jìn)行射出成型的透鏡。
12是作為被掃描面的感光鼓面。
在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為使得在把入射光學(xué)系統(tǒng)21的光軸和成像光學(xué)系統(tǒng)23的光軸入射到主掃描剖面內(nèi)時(shí)，這些光軸大體上一致。就是說，把各個(gè)構(gòu)成要素構(gòu)成為使得從入射光學(xué)系統(tǒng)21射出的光束，在主掃描剖面內(nèi)，在光偏轉(zhuǎn)器10的偏轉(zhuǎn)角的中央或大體上的中央，向偏轉(zhuǎn)面10a入射。
在本實(shí)施方式中，來自半導(dǎo)體激光器2的進(jìn)行光調(diào)制的各光束，借助于準(zhǔn)直透鏡3變換成大體上平行的光，借助于發(fā)散透鏡4變換成弱發(fā)散光束，借助于光圈板5進(jìn)行限制后向圓筒形透鏡6入射。
在這里，已入射到圓筒形透鏡6上的弱發(fā)散光束，在副掃描剖面內(nèi)變成為收斂光束，通過折返反射鏡7后再通過第2、第1掃描透鏡9、8，向光偏轉(zhuǎn)器10的偏轉(zhuǎn)面10a入射，在該偏轉(zhuǎn)面10a附近成為大體上是線像(在主掃描方向上長的線像)后進(jìn)行成像。
這時(shí)，向偏轉(zhuǎn)面10a入射的光束，如圖2所示，在含有光偏轉(zhuǎn)器10的旋轉(zhuǎn)軸和成像光學(xué)系統(tǒng)22的光軸的副掃描剖面內(nèi)，以規(guī)定的角度，相對(duì)于與該光偏轉(zhuǎn)器10的旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面(光偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)平面)斜向入射。
(斜向入射光學(xué)系統(tǒng))此外，主掃描剖面內(nèi)的光束，在保持原狀不變的狀態(tài)下，通過折返反射鏡7后再通過第2、第1掃描透鏡9、8，被變換成大體上平行的光，并被設(shè)定為使得從光偏轉(zhuǎn)器10的偏轉(zhuǎn)角的中央或大體上的中央相對(duì)于偏轉(zhuǎn)面10a的偏轉(zhuǎn)面寬度變成必要且充分地寬。
此外，在光偏轉(zhuǎn)器10的偏轉(zhuǎn)面10a中使每一個(gè)光束寬度完全地一致后，反射偏轉(zhuǎn)后的光束，采用通過第1、第2掃描透鏡8、9和長透鏡11后被導(dǎo)光到感光鼓面12上，使該光偏轉(zhuǎn)器10向箭頭方向旋轉(zhuǎn)的辦法，在箭頭B方向(主掃描方向)上對(duì)該感光鼓面12上進(jìn)行光掃描，借助于此，在作為記錄媒體的感光鼓面12上進(jìn)行圖像記錄。
此外，在本實(shí)施方式的掃描光學(xué)裝置中，具有利用由光偏轉(zhuǎn)器10得到的偏轉(zhuǎn)后的多個(gè)光束的一部分檢測(cè)在多個(gè)光束的被掃描面12上邊進(jìn)行的掃描開始定時(shí)的檢測(cè)裝置(未畫出來)。
在這里，即便已準(zhǔn)備可用與偏轉(zhuǎn)面寬度一致的寬度進(jìn)行掃描的光束，如果關(guān)鍵的分布在每一條掃描線中都偏移，則照度分布不會(huì)成為對(duì)稱或均勻。
于是，在本發(fā)明中，如下所示地規(guī)定從作為光源的半導(dǎo)體激光器射出的光束的出射方向和所發(fā)射的光束的擴(kuò)展角。
2≥|α1-α2|≥0(1)4≥|α1+α2|≥0(2)2≥αε/(1+θε)≥0(3)對(duì)于上式中表示的符號(hào)，在分別設(shè)來自作為光源的每一個(gè)激光器的發(fā)光點(diǎn)的射出分布的中心軸，和各個(gè)第1光學(xué)系統(tǒng)的光軸所構(gòu)成的角度為圖中所示的α1、α2時(shí)，設(shè)其隔差|α1-α2|為αε，此外，設(shè)同面內(nèi)的激光束發(fā)射角的全角寬度分別為θ1、θ2，設(shè)其差為θε＝|θ1-θ2|。其中θi是用高斯分布中的強(qiáng)度的1/e2規(guī)定的范圍。
在這里，α1、α2在射出方向具有同一方向的角度時(shí)為相同符號(hào)，具有彼此分開的方向時(shí)則為不同符號(hào)。
在式(1)、(2)中，通過把射出方向角度α的差抑制在2度以內(nèi)，并把來自各個(gè)光軸的分離量的絕對(duì)值也抑制到2度以內(nèi)，在照度分布上不再出現(xiàn)隔差。
此外，由于即便是射出方向相同若發(fā)射角θ差別很大也得不到效果，故在式(3)中進(jìn)行限制，設(shè)定與射出方向同時(shí)發(fā)射角θ也收攏的光源。
用偏轉(zhuǎn)面10a切取到的光束即便是寬度相同，取決于光束的高斯分布的使用區(qū)域的不一致，掃描的同一像高的照度也會(huì)不一致，對(duì)此也進(jìn)行了限制。
如果發(fā)射角θ不同，則成為比偏轉(zhuǎn)面10a還寬的光束寬度，結(jié)果要入射到偏轉(zhuǎn)面上的各光束寬度不同，因而產(chǎn)生用從光束中心算起以偏轉(zhuǎn)面寬度這一相同距離切取的光束的端部光量不一致的問題。
在本發(fā)明中，在主掃描剖面內(nèi)，使偏轉(zhuǎn)面10a在該偏轉(zhuǎn)面中反射偏轉(zhuǎn)的兩個(gè)光束的端部光量，從在每一個(gè)光束內(nèi)的光量分布的最大值移動(dòng)1/2以上的范圍，來限制要掃描的同一像高的照度不同這種情況。
在同圖中如下設(shè)定。
α11.6度α21.8度θ134.9度θ233.6度若把它們代入上述條件式內(nèi)，則αε＝0.2θε＝1.3(1)式的值為0.4(2)式的值為3.4(3)式的值為1.083分別滿足條件式。
為了滿足該條件式，就要或者使用預(yù)先這樣地設(shè)定的光源，或者作為調(diào)整裝置24設(shè)置旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)24a并調(diào)整出射的光軸使得合乎上述條件。
具體地說，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整時(shí)，雖然結(jié)果以光源的發(fā)光點(diǎn)附近為旋轉(zhuǎn)中心，對(duì)主掃描方向進(jìn)行調(diào)整使得變成為上述設(shè)定，但是并不特別限定于該方法，只要是不破壞光軸或配置的位置關(guān)系的范圍，無論什么方法都行。
如上所述，通過滿足上述條件式，即便是從光源射出的光束借助于偏轉(zhuǎn)器即多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)用偏轉(zhuǎn)面切出的不同的光束區(qū)域，也可以掃描而不會(huì)破壞掃描區(qū)域中的照度分布的對(duì)稱性。
另外，本實(shí)施方式中的掃描區(qū)域兩端部的照度分布的強(qiáng)度差為4％以內(nèi)，是對(duì)于得到良好的圖像合適的值。
此外，如果可能，為了進(jìn)一步提高照度分布的對(duì)稱性，上述條件式，優(yōu)選地設(shè)定為1.7≥|α1-α2|≥0(4)3.5≥|α1+α2|≥0(5)2≥αε/(1+θε)≥0(6)作為第兩個(gè)實(shí)施方式，舉出使用兩個(gè)獨(dú)立光源的情況進(jìn)行說明。
(實(shí)施方式2)圖3是本實(shí)施方式的主掃描剖面圖。
圖中，31a、31b是激光器單元，具有由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的光源32a和32b、準(zhǔn)直透鏡33a和33b，采用進(jìn)行規(guī)定的光學(xué)調(diào)整的辦法，射出兩個(gè)大體上平行的光。
34a、34b是分別具有負(fù)的折射能力的發(fā)散透鏡(負(fù)透鏡)，使來自準(zhǔn)直透鏡的大體上平行的光變成弱發(fā)散光。35a、35b是光圈板(開口光圈)，規(guī)范通過光束以對(duì)光束形狀進(jìn)行整形。36是圓筒形透鏡，僅僅在副掃描方向上具有規(guī)定的折射能力，使通過了光圈板35的光束在副掃描剖面內(nèi)大體上變成線像，在光偏轉(zhuǎn)器40的偏轉(zhuǎn)面(反射面)40a上成像。37是折返反射鏡，使從激光器單元31a、31b射出的光束向光偏轉(zhuǎn)器40一側(cè)反射。
另外，發(fā)散透鏡34a、34b，光圈板35a、35b，圓筒形透鏡36、折返反射鏡37、以及掃描透鏡38、39等各要素，構(gòu)成入射光學(xué)系統(tǒng)21的一部分，這與實(shí)施方式1是同樣的。
40是作為光偏轉(zhuǎn)器的多面反射鏡(旋轉(zhuǎn)多面鏡)，借助于電機(jī)等的驅(qū)動(dòng)以恒定的速度沿圖中的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。23是具有fθ特性和成像性能的成像光學(xué)系統(tǒng)(第2光學(xué)系統(tǒng))，具備具有在主掃描方向上具有規(guī)定的功率的第1、第2掃描透鏡38a、38b的的掃描透鏡系統(tǒng)(fθ系統(tǒng))38；和僅僅在副掃描方向上具有規(guī)定的功率的長的圓筒形透鏡(長透鏡)39，通過使已用光偏轉(zhuǎn)器40偏轉(zhuǎn)后的光束在被掃描面12上成像，同時(shí)，在副掃描剖面內(nèi)使光偏轉(zhuǎn)器40的偏轉(zhuǎn)面40a和被掃描面12之間變成為大體上共軛的關(guān)系，對(duì)該偏轉(zhuǎn)面的歪斜進(jìn)行修正。
此外，還具有利用由光偏轉(zhuǎn)器40得到的偏轉(zhuǎn)后的多個(gè)光束的一部分檢測(cè)在多個(gè)光束的被掃描面12上進(jìn)行的掃描開始定時(shí)的檢測(cè)裝置(未畫出來)。
另外，長透鏡39在主掃描方向上不具有折射能力，為恒定地保持被掃描面12上的副掃描方向的光斑直徑和像面彎曲，在透鏡的長邊方向上，使副掃描剖面內(nèi)的折射能力進(jìn)行變化，為了實(shí)現(xiàn)該形狀，使塑料成型而制作。12是作為被掃描面的感光鼓面。
在本實(shí)施方式中，其構(gòu)成也為使得在把入射光學(xué)系統(tǒng)21的光軸和成像光學(xué)系統(tǒng)23的光軸入射到主掃描剖面內(nèi)時(shí)，這些光軸彼此大體上一致。在本實(shí)施方式中，兩個(gè)入射光束，在偏轉(zhuǎn)反射面即多面反射面上完全一致。采用用未畫出來的檢測(cè)裝置，向光源送出控制各個(gè)光束的發(fā)光定時(shí)的圖像信號(hào)，使對(duì)這些光束進(jìn)行時(shí)間性地控制以使每一個(gè)光束在掃描面上的寫出位置變成一致的光束，在被掃描面上進(jìn)行掃描。在本實(shí)施方式中，即便使在偏轉(zhuǎn)反射面上的光束一致，如果在每一個(gè)光束中使用的強(qiáng)度分布不同，例如，即便是寫出位置一致，也會(huì)因向同一像高照射的光量之差而產(chǎn)生濃度不均勻，從而使圖像品質(zhì)下降。
于是，用在這樣的兩個(gè)光源中得到的光束進(jìn)行掃描時(shí)，也采用擬合上述條件式，進(jìn)行限制的辦法來維持畫質(zhì)。
對(duì)于本實(shí)施方式進(jìn)行了如下的設(shè)定。
α11.2度α21.5度θ136.9度θ233.8度若把它們代入上述條件式內(nèi)，則αε＝0.3θε＝3.1(1)式的值為0.3(2)式的值為2.7(3)式的值為0.073在本實(shí)施方式的情況下，α1、α2是相對(duì)于每一個(gè)光軸的角度，如上所述，即便光源是不同部件也可以用同樣手法進(jìn)行規(guī)范。
在使用這樣的不同光源的合成系統(tǒng)(放射配置)中，由于可以在每一個(gè)系統(tǒng)中使光源的光束的分布方向一致，故作為光源的位置調(diào)整來說自由度高。
此外，至于不同光源彼此間的開角，在本實(shí)施方式中規(guī)定為6度以下。除要均勻地保持照度分布之外，其理由如下。
現(xiàn)在，從兩個(gè)激光器射出的光束，由于都具有開角，故在借助于偏轉(zhuǎn)面接著掃描時(shí)在主掃描方向上彼此間就伴隨有時(shí)間上的偏移。
這時(shí)，在先掃描的光束到達(dá)掃描結(jié)束一側(cè)端部，才要開始下一個(gè)掃描時(shí)，如果緊接著的另一個(gè)掃描光束尚未到達(dá)結(jié)束端部，則將產(chǎn)生重疊等，招致畫質(zhì)劣化。
為此，雖然應(yīng)當(dāng)減小開角以便不產(chǎn)生這樣的重疊，但是，如果考慮配置在每一個(gè)光源的周圍的光學(xué)元件等，則需要有某種程度的開角。
從該觀點(diǎn)看，使開角變成最低限度而不要取得太大是有效的，此外，在作為向偏轉(zhuǎn)面入射的角度考慮時(shí)，與從正面向偏轉(zhuǎn)面入射的光束比較，若以6度以下的角度向偏轉(zhuǎn)面入射、投影光束，則可以把其面積抑制為0.5％以下的差，可以把由開角和偏轉(zhuǎn)角度引起的照度分布的不均勻抑制到不會(huì)成為問題的那種程度。
在進(jìn)行光源的旋轉(zhuǎn)調(diào)整或位置調(diào)整的情況下，即便是把光源配置在同一基板上，只要使用把光源的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)作成在兩個(gè)光源之間進(jìn)行同步的機(jī)構(gòu)的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)等，就可以削減部件個(gè)數(shù)，在不同的基板的情況下，由于在兩個(gè)光源間可以使用同一部件，故可以抑制造價(jià)上漲。
當(dāng)然，雖然理想的是使用與上述條件相符的光源，但是在進(jìn)行調(diào)整的情況下，與上述實(shí)施方式同樣，也可以進(jìn)行以光源的發(fā)光點(diǎn)或其附近為旋轉(zhuǎn)中心的調(diào)整。不論是哪一種情況，倘采用本發(fā)明，由于可以預(yù)先使照度分布在圖像掃描操作區(qū)域變成為對(duì)稱，故可以削減組裝后重新調(diào)整照度分布的工時(shí)，此外，由于預(yù)料在成品率方面也可以提高，故可以大幅度地降低造價(jià)。
雖然到此為止，一直對(duì)使用雙光束的掃描光學(xué)裝置進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不限于此，例如，也可以用3個(gè)以上的發(fā)光點(diǎn)構(gòu)成。
此時(shí)，光源既可以把3個(gè)以上的單個(gè)半導(dǎo)體激光器組合起來，也可以使用把3個(gè)以上的發(fā)光點(diǎn)排列在一個(gè)方向上的單片復(fù)半導(dǎo)體激光器。
此外，還可以使用具備3個(gè)以上的發(fā)光點(diǎn)的面發(fā)光激光器。
在把多個(gè)光源組合起來時(shí)，既可以以上述的手法，即使得在主掃描方向上具有開角的辦法進(jìn)行合成(放射配置)，也可以用棱鏡或反射鏡合成光束。如上所述，在每一種情況下，只要以符合本發(fā)明的條件的方式構(gòu)成，在用4個(gè)以上的發(fā)光點(diǎn)構(gòu)成的掃描光學(xué)裝置中，也可以得到同樣的效果。此外，在本發(fā)明中，雖然一直用由12面構(gòu)成的掃描光學(xué)裝置進(jìn)行說明，但是，在本發(fā)明中并不限于此，8面、10面、14面等，只要配置成在高速化中所需要的面數(shù)就行。
此外，本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)單元，并不限于多面反射鏡，也可以使用電流反射鏡等的偏轉(zhuǎn)單元。
(實(shí)施方式3)下面，對(duì)作為實(shí)施方式3的具備4個(gè)發(fā)光點(diǎn)的掃描光學(xué)裝置進(jìn)行說明。
圖4是用兩個(gè)具有兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)的單片復(fù)半導(dǎo)體激光器構(gòu)成4光束的掃描光學(xué)裝置的主掃描剖面。
作為構(gòu)成來說雖然和先前說明的圖1的光束數(shù)不同，為了便于理解，對(duì)于與圖1具有相同功能的部件賦予相同的標(biāo)號(hào)。
與圖1的不同之處是具有多個(gè)激光器單元1a、1b，和使用合成從兩個(gè)激光器單元射出的光束的半反射鏡。激光器單元1a和1b，分別以具有兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)的單片復(fù)半導(dǎo)體激光器為光源，分別從每一個(gè)發(fā)光點(diǎn)在α1到α4的射出軸上分別射出具有θ1到θ4的大小的發(fā)射角的光束。
如本實(shí)施方式所示，在使用多個(gè)激光器單元的系統(tǒng)中，也可以與上述實(shí)施方式同樣地進(jìn)行處理，這時(shí)各個(gè)發(fā)光點(diǎn)的構(gòu)成為1-0.4度 α20.9度 α31.3度 α40.2度θ134.8度 θ234.1度 θ334.2度 θ433.7度由此，αε＝|1.3-(-0.4)|＝1.7θε＝|34.8-33.7|＝1.1(1)式的值變成為1.7(2)式的值變成為0.9(3)式的值變成為1.545如上所述，由于與雙光束同樣，在條件式的范圍內(nèi)設(shè)定各個(gè)光源，故可以良好地維持畫質(zhì)。
此外，由于只要合成后的光束處于與條件式相符合的關(guān)系即可，故除去象本發(fā)明那樣用反射鏡進(jìn)行合成的手法之外，即便在主掃描方向上具有開角地在多面偏轉(zhuǎn)面附近使光束彼此符合的手法(實(shí)施方式2那樣的放射配置)，只要滿足上述條件式，也可以同樣地對(duì)待，這是不言而喻的。
如上所述，倘采用本發(fā)明，則可以提供在用使用多個(gè)光源的OFS掃描光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行掃描時(shí)，通過規(guī)定從光源發(fā)出的出射光束的分布和射出軸，使被掃描面上的照度分布變成為大體上對(duì)稱，可以應(yīng)對(duì)高速化且高畫質(zhì)的掃描光學(xué)裝置。
此外，倘采用本發(fā)明，則可以提供可以盡量抑制伴隨高畫質(zhì)化的附加的構(gòu)造，抑制成本的上升，同時(shí)可以使照度分布相對(duì)于掃描的中心軸大體上對(duì)稱的掃描光學(xué)裝置。
權(quán)利要求
1.一種掃描光學(xué)裝置，具有把從至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)單元的第1光學(xué)系統(tǒng)，和用上述偏轉(zhuǎn)單元偏轉(zhuǎn)后的多個(gè)光束在被掃描面上成為光斑進(jìn)行成像的第2光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的光束，在主掃描方向中變成比該偏轉(zhuǎn)面還寬的光束，在主掃描剖面內(nèi)，設(shè)來自上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)的射出分布的中心軸和與它們對(duì)應(yīng)的第1光學(xué)系統(tǒng)的光軸所構(gòu)成的角度為αi，其中相對(duì)于光軸以最大角度離散開來的兩個(gè)光束的角度為α1、α2，上述αi彼此間構(gòu)成的最大偏差為αε，從主掃描剖面內(nèi)的上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的光束的放射角的全角寬度分別為θi，其中全角寬度之差最大的兩個(gè)光束放射角為θ1、θ2，其差 為|θ1-θ2|時(shí)，分別滿足2≥α1-α2≥04≥α1+α2≥02≥αε/(1+θε)≥0其中，θi是各光束的強(qiáng)度分布峰的1/e2以內(nèi)的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于在上述被掃描面上的有效掃描區(qū)域的兩端部的光束的照度分布的強(qiáng)度差在4％以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述第1光學(xué)系統(tǒng)具備第3光學(xué)系統(tǒng)和第4光學(xué)系統(tǒng)，把從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)中的一個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的光束導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)單元的第3光學(xué)系統(tǒng)的光軸和把從另一個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的光束導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)單元的第4光學(xué)系統(tǒng)的光軸，在主掃描剖面內(nèi)具有規(guī)定的開角，向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)搭載在單片復(fù)半導(dǎo)體激光器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束，用上述第1光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的光束合成系統(tǒng)合成，并被導(dǎo)到上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于在把向上述第1光學(xué)系統(tǒng)的上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的入射光軸和第2光學(xué)系統(tǒng)投影到主掃描剖面上時(shí)，兩個(gè)光軸大體上一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束，在副掃描剖面內(nèi)相對(duì)于上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面從斜向入射。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)至少在主掃描方向上彼此分離開來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于在向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的從上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)射出的至少兩個(gè)光束的主光線中，彼此構(gòu)成的角度最大的主光線彼此間所構(gòu)成的角度，在0度以上6度以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)僅僅在副掃描方向上分離開來。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述至少兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)搭載在半導(dǎo)體激光器上；上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面，在主掃描剖面內(nèi)，移動(dòng)范圍為向上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)面入射的至少兩個(gè)光束的每個(gè)光束內(nèi)的光量分布最大值的1/2以上的光量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描光學(xué)裝置，其特征在于上述掃描光學(xué)裝置具有至少3個(gè)發(fā)光點(diǎn)。
13.一種圖像形成裝置，其特征在于包括權(quán)利要求1～12中的任一項(xiàng)所述的掃描光學(xué)裝置；配置在上述被掃描面上的感光體；使借助于用上述掃描光學(xué)裝置進(jìn)行掃描的光束在上述感光體上形成的靜電潛象作為調(diào)色劑像進(jìn)行顯影的顯影器；把上述顯影后的調(diào)色劑像復(fù)制到被復(fù)制材料上的復(fù)制器；以及使復(fù)制后的調(diào)色劑像定影于被復(fù)制材料上的定影器。
14.一種圖像形成裝置，其特征在于包括權(quán)利要求13所述的掃描光學(xué)裝置，和使從外部設(shè)備輸入進(jìn)來的代碼數(shù)據(jù)變換成圖像信號(hào)后使之向上述掃描光學(xué)裝置輸入的印刷機(jī)控制器。
全文摘要
提供掃描光學(xué)裝置和圖像形成裝置。其中，在使向偏轉(zhuǎn)面入射的光束變成比偏轉(zhuǎn)面還寬的光束的OFS掃描光學(xué)裝置中，在主掃描剖面內(nèi)，限制來自光源的每一個(gè)光束的發(fā)光點(diǎn)的射出分布中心軸，和與之對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)的光軸所構(gòu)成的角度，或主掃描剖面內(nèi)的激光束發(fā)射角的全角寬度。由此，提高被掃描面上的成像光斑的照度分布的對(duì)稱性和均勻性。
文檔編號(hào)G03G15/04GK1456919SQ0312352
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者森誠一郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社