專利名稱：光掃描裝置和圖像形成設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及光掃描裝置和包括所述光掃描裝置的圖像形成設備。
背景技術：
為用激光彩色圖像形成設備實現(xiàn)高速打印和高圖像質量， 一般地必須以高達25000rpm 以上的速度精確地轉動多邊形掃描器。同時，為減少激光束的直徑并且從而提高圖像質量， 必須增加在多邊形掃描器的多角鏡的主掃描方向的內徑或者長度。為此，激光圖像形成設 備中的多邊形掃描器的工作負荷正在變得越來越高。
此高工作負荷也增加多邊形掃描器的電力消耗并且作為結果而發(fā)生的熱不利地影響例 如掃描透鏡的光學元件。例如，熱增加了位于最靠近多邊形掃描器的掃描透鏡的溫度。來 自多邊形掃描器的熱通過經由光學外殼傳導或者通過向掃描透鏡輻射而被傳遞。
掃描透鏡不被均勻地加熱。代之以，由于與熱源(多邊形掃描器)距離的差異，材料 的熱膨脹系數(shù)的差異，或者氣流，被加熱的掃描透鏡特別地在主掃描方向或者長度方向趨 向具有溫度分布。
在主掃描方向的溫度分布影響掃描透鏡的形狀精度和折射率，從而改變激光束光斑的 位置，因此降低圖像質量。此問題在由高熱膨脹系數(shù)的塑料構成的掃描透鏡中是特別突 出的。
在激光彩色圖像形成設備中，使用對應于各個顏色(黃色，品紅，青色，和黑色)的 多個激光束。所以，除掃描透鏡的溫度分布之外，對應于各個顏色的光學掃描系統(tǒng)之間的 溫差也可能造成問題。該溫差影響對應于各個顏色的激光束光斑的相對位置并且從而引起 圖像的色移。
此外，由高負荷的多角鏡所引起的升溫引起旋轉體(特別地，具有高質量比的多角鏡) 的組件的微小的移動，改變旋轉體的平衡，并且從而引起振動。如果旋轉體的組件(例如， 多角鏡，其上固定轉子磁鐵的凸緣，以及軸)的熱膨脹系數(shù)是不同的，或者如果沒有適當 地管理和檢驗組件的耐受性和固定方法，則在高溫，高速的轉動過程中出現(xiàn)組件的微小的 移動(在旋轉體的平衡方面的變化)，并且結果，振動增加。更進一步，振動被放大并傳 送到光掃描裝置中的光學元件(例如，反光鏡)，并引起條紋(banding)，圖像質量下降，和噪聲。
為解決以上問題，已經提議使用采用諧振現(xiàn)象的擺動鏡，代替多角鏡偏轉器(參見， 例如，專利文件1到4)。擺動鏡消耗較少電力，因此使用擺動鏡減少用于光掃描裝置的 掃描透鏡的升溫。這隨即減少光掃描裝置的振動并減少激光彩色圖像形成設備中的光學掃 描系統(tǒng)之間的溫差。
然而，因為擺動鏡使用扭矩梁的諧振現(xiàn)象以獲得實際的擺幅或角度，擺動鏡的可移動 鏡的尺寸很小并且面積大約相關技術多角鏡的1/10到1/5?？梢苿隅R的這個小尺寸難以減 少激光束斑點的直徑。
此外，難以精確地調節(jié)可移動鏡相對于光學外殼的其上安裝掃描成像透鏡的基準面的 位置。在相關技術的多角鏡中，因為機械加工的部件和軸承被形成為單個的單元，所以加 工精確度決定多角鏡的精度。同時，擺動鏡的可移動鏡一般地通過半導體加工工藝制造并 且被安裝在分離地制造的支架上。當它被安裝在該支架上時，可移動鏡的定位精度趨向減 少。
具有使用這樣的擺動鏡的相關技術的光掃描裝置，難以實現(xiàn)對應于多角鏡的光學特性。 例如，難以實現(xiàn)在目標面上足夠小(在主和副掃描方向小于80um:峰值光強度的l/e2)以 形成600dpi或更高的分辨率的高質量圖像的期望的激光束直徑。這是由擺動鏡的小面積和 低定位精度所引起。也就是說，用這樣的擺動鏡，來自光源的激光束可能在可移動鏡上被 掩蔽，并且可移動鏡的擺幅中心和掃描透鏡的中心可能變得未對準。因而，以相關技術的 擺動鏡，難以實現(xiàn)在光學設計方面需要的精度。日本專利申請公開號2005-202321日本專利申請公開號2007-058205日本專利申請公開號2007-171854日本專利申請公開號2007-233235
在典型的彩色圖像形成設備中，對應于彩色圖像的黑色，黃色，品紅，和青色成分的 潛像被形成在對應的光導鼓上，以對應的顏色的色粉顯現(xiàn)潛像以形成色粉圖像，并且色粉 圖像被疊加在例如紙的記錄介質上并且定影(fose)到記錄介質上以形成彩色圖像(參見， 例如，專利文獻5)。在這些年中，這樣的圖像形成設備己經變得被普遍地用作用于低價 的(或小規(guī)模的)打印的立即響應(on-demand)打印系統(tǒng)。相應地，有增加的對提高生 產率和提高圖像質量的圖像形成設備的需要。日本專利申請公開號2004-286852在如上所述的圖像形成設備中，通過包括多個光學元件的光學系統(tǒng)令光源發(fā)出的激光 束落在偏轉器的偏轉表面上，并且由偏轉器偏轉的激光束通過包括多個光學元件例如掃描 透鏡的掃描光學系統(tǒng)被聚焦在目標面上。為使用該圖像形成設備形成沒有例如色移的缺陷 的高分辨率圖像，必須精確地調節(jié)包括光源和偏轉器的光學元件與目標面之間的光學位置 關系，并且從而令激光束精確地落在目標面上。此外，因為圖像形成設備的光學特性受制 造誤差，安裝誤差，和包括光學元件的組件的老化變質的影響，必須在組裝圖像形成設備 時或在常規(guī)檢查過程中作對該圖像形成設備獨特的調節(jié)以維持光學特性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的各個方面提供解決或減少由相關技術的限制和不利所引起的一或多個問題的 光掃描裝置和圖像形成設備。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，光掃描裝置包括配置為發(fā)射激光束的光源單元；配置為偏轉 來自光源單元的激光束的擺動鏡；配置為將偏轉的激光束聚焦在目標面上的掃描/成像光 學系統(tǒng)；以及配置為接收激光束的掃描區(qū)域中的激光束的多個光接收元件，擺動鏡的位置 被調節(jié)為以致各個光接收元件的輸出信號中的輸出脈沖之間的時間間隔變?yōu)樵诠饨邮赵?件之間大致相同和/或輸出脈沖的寬度變?yōu)樵诠饨邮赵g大致相同。
本發(fā)明的另一方面提供用于以主掃描方向用激光束掃描目標面的光掃描裝置。該光掃 描裝置包括配置為發(fā)射激光束的光源；包括配置為圍繞與主掃描方向正交的第一軸轉動并 且偏轉光源發(fā)出的激光束的偏轉表面的偏轉器；以及配置為支持偏轉器以能夠圍繞平行于 主掃描方向的第二軸轉動的支持部件。
本發(fā)明的又一個方面提供包括如上所述的光掃描裝置的圖像形成設備。


圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的光掃描裝置的構造的立體圖2A到2C是圖解擺動鏡的構造的圖3是擺動鏡的分解立體圖4是擺動鏡單元的分解立體圖5是圖解光掃描裝置從擺動鏡到光電導體的部分的示意圖6是圖解光掃描裝置中的擺動鏡的擺幅波形，光接收元件的輸出信號，以及基準相 位時鐘的圖；圖7是圖解光接收元件的輸出波形和比較器電路的輸出波形之間的關系的圖8A到8C是顯示擺動鏡的擺幅波形的振幅偏差，偏移量，以及相移的曲線圖9是圖解用于控制擺動鏡的操作的控制單元的方框圖IO是圖解光接收元件和掃描激光束之間的關系的圖11是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的彩色圖像形成設備的構造的示意圖12是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像形成設備的圖13是圖解光掃描裝置的組件的示意布局的立體圖14是圖解光掃描裝置的組件的示意布局的側視圖15是圖解激光陣列的平面圖16是偏轉單元的立體圖17是偏轉單元的分解立體圖18是座的立體圖19是圖解光掃描裝置的光學布局的圖；以及
圖20是圖解掃描區(qū)域的中心和擺動鏡的擺動中心之間的位置關系的圖。
具體實施例方式
以下參考

本發(fā)明的最優(yōu)方案。
以下說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的光掃描裝置的示例性結構。圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明的
實施例的光掃描裝置5的構造的立體圖。
此實施例的光掃描裝置5將被放置在包括圖11所示的圖像形成設備的包括四個光電導 體3Y， 3M， 3C，和3K (Y， M， C，和K分別地表示黃色，品紅，青色，和黑色)的圖 像形成單元的上方。光掃描裝置5包括與各個顏色相對應的四個光源10，用于偏轉和掃描 來自光源10的激光束的光偏轉單元(擺動鏡)11，以及用于將激光束引導到光電導體3 的表面上的掃描/成像光學系統(tǒng)。光掃描裝置5的這些組件被容納在光學外殼(未顯示) 中。
每一個光源10 (IOY， IOM， IOC，以及10K)包括半導體激光器以及耦合透鏡。光 源10的半導體激光器發(fā)射對應的激光束以寫入圖像的黃色，品紅，青色，以及黑色顏色 成分。每一半導體激光器發(fā)出的激光束被耦合透鏡轉換為適合于下游光學系統(tǒng)的激光束 (準直的激光束或稍微發(fā)散或收斂的激光束)。然后，轉換的激光束被反光鏡13偏轉并 且由柱面透鏡12在副掃描方向上聚焦以在用作偏轉/掃描單元的擺動鏡11的偏轉表面附近形成線圖像(lineimage)，該線圖像在主掃描方向上是長的。
激光束透射部件(未顯示)被配備在擺動鏡11的光入射側附近。來自光源10的激光 束穿過激光束透射部件進入擺動鏡11。四個顏色相對應的四個激光束通過擺動鏡11的擺 動以相同方向被偏轉，從而被使得經過構成掃描/成像光學系統(tǒng)的掃描透鏡組的一部分的第 一透鏡14。
與黑色成分相對應的激光束(其，例如，經過第一透鏡14靠近它的上端)由鏡16K 反射，并且被構成掃描透鏡組的一部分的第二透鏡17K聚焦，以在鼓形的光電導體3K上 形成光點，并且從而沿箭頭方向掃描光電導體3K的表面(目標面)。第一透鏡14和第二 透鏡17K是，例如，由廉價的塑料構成，并且可以容易地形成為非球面的形狀。例如，更 可取地使用聚碳酸酯(polycarbonate)或主要由聚碳酸酯組成的合成樹脂，其具有低吸水 率，高透光度，和高可塑性。
類似地，黃色，品紅，和青色成分相對應的激光束由鏡反射并且由透鏡聚焦以在對應 的光電導體3Y， 3M，和3C上形成光點，從而沿箭頭方向掃描光電導體3Y， 3M，和3C 的表面。作為由激光束掃描的結果，對于顏色成分的靜電潛像被形成在對應的光電導體3 上。在圖1中，類似于為黑色成分而配備的那些的光學元件也為黃色，品紅，和青色成分 而配備。然而，為了簡便起見，除黑色成分以外的顏色成分相對應的光學元件的標號從略。
形成的靜電潛像被顯影單元以對應顏色的色粉顯現(xiàn)(顯影)，并且顯影的色粉圖像被 傳遞到中間轉印帶2上。在此處理中，色粉圖像被重疊以形成彩色圖像。彩色圖像被轉印 到薄片狀的記錄介質上并且定影到該記錄介質。在彩色圖像被轉印以后，中間轉印帶2被 清潔單元清潔。
如上所述，圖1的光掃描裝置5包括用于以相同方向偏轉和掃描與彩色圖像的兩個或 更多顏色成分相對應的光源發(fā)出的激光束的擺動鏡11 (偏轉/掃描單元)，共同地用于激 光束的第一透鏡14，以及為各個顏色成分而配備的并且包括用于將激光束聚焦在對應的目 標面上的第二透鏡(例如，用于黑色成分的透鏡17K)。第一透鏡14以及光學掃描系統(tǒng)構 成掃描/成像光學系統(tǒng)的至少一部分。
在此實施例中，與顏色成分相對應的激光束以相對于副掃描方向的一個角度入射在擺 動鏡11的偏轉表面上(即，傾斜入射)。例如，光掃描裝置5被配置為以致激光束的最 大入射角變?yōu)樾∮诨虻扔?。。如果激光束的入射角大于5。，則激光束在目標面上的掃描線 被極大地彎曲并且激光束光斑的直徑增加。結果，圖像質量降低。另一方面，如果激光束 的入射角是0。，則增加偏轉表面的在副掃描方向上的寬度成為必須。這反過來增加擺動鏡11的負荷并且使得難以增加擺動鏡11的振動頻率。 接下來，說明擺動鏡ll的細節(jié)。
圖2A到2C是圖解此實施例的擺動鏡11的構造的附圖；圖3是擺動鏡11的分解立體 圖。圖4是圖解將要安裝在光學外殼上的擺動鏡單元470的圖。
擺動鏡11包括在前側具有鏡面并且起著擺動器作用的可移動鏡部件441，支持可移動 鏡部件441并且起著轉動軸作用的扭矩梁(torsion beam) 442，以及起著支持部件作用并 且通過蝕刻從Si基底切割出的框架446。
在此實施例中，使用通過經由氧化膜層疊具有60um(第一基底462)以及140ym(第 二基底461)的厚度的兩個基底形成的，被稱作SOI基底的晶片制造擺動鏡ll。首先，通 過例如等離子腐蝕的干法處理，從第二基底461的表面直到所述氧化膜，蝕刻第二基底461 除扭矩梁442，在其上將形成平面線圈的擺動板443，用作可移動鏡部件441的框架的加 固梁444，以及框架446相對應的那些以外的部分。其次，通過例如KOH的各向異性刻蝕， 從第一基底462的表面直到所述氧化膜，蝕刻第一基底462除可移動鏡部件441和框架447 相對應的那些以外的部分。然后，可移動鏡部件441周圍的氧化膜被除去以形成擺動鏡結 構(圖2A和3)。在此實施例中，扭矩梁442和加固梁444的寬度被設置在40和60um 之間的范圍之內。
擺動器的慣性力矩I更可取地為小以實現(xiàn)大擺動角。同時，慣性力使鏡面變形。所以， 在此實施例中，在加固梁444中形成孔以減少活動部分的重量。鋁薄膜被沉積在第一基底 462的前表面上以形成偏轉表面。在第二基底461的前表面上，以銅薄膜形成線圈圖案 463和經由扭矩梁442連接到線圈圖案463的端子464，并且片(patch) 465用于修整 (trimming)(圖2A和2B)。替代地，可以在擺動板443上配備薄膜永磁體，并且可以 在框架447上形成平面線圈。
在安裝基底448上配備有，在其上將安裝框架447的框狀的基座466以及形成以環(huán)繞 可移動鏡部件441的軛449。用于產生與轉動軸正交的方向的磁場的一對永磁鐵450附于 軛449以致S極和N極互相面對并且也面對可移動鏡部件441的對應端(圖3 )。
擺動鏡結構以鏡面向外被安裝在基座466上。當在端子464之間施加電流時，洛倫茲 力產生在與轉動軸平行的線圈圖案463側。洛倫茲力扭轉扭矩梁442， g卩，產生轉動可移 動鏡部件441的轉動力矩T。當電流關閉時，可移動鏡部件441由于扭矩梁442的彈力回 到原始的水平位置。
因而，可以通過交替地切換流過線圈圖案463的電流的方向令可移動鏡部件441振動。
10可以通過將轉換電流方向的頻率設置在接近其中扭矩梁442用作轉動軸的第一振動模式的 自然頻率，g卩，共振頻率f0的值，增加擺動幅度或擺動角度。
圖4所示的擺動鏡單元470包括擺動鏡11，用于固定擺動鏡11的位置并且包括將要 被電連接到擺動鏡11的電極455的電極473的支架471，以及用于固定支架471并且將要 安裝在光學外殼(未顯示)上的基底472。基底472包括電連接器474。通過調節(jié)支架471 的位置(朝向，傾角，等等)調節(jié)擺動鏡ll的安裝位置。
擺動鏡ll的活動部分(可移動鏡部件441)的質量和慣性遠小于相關技術的多角鏡。 以這個特征以及非常髙效的磁電路的效果，擺動鏡11的電力消耗遠低于相關技術的多角 鏡(例如，多角鏡的電力消耗的十分之一)。低電耗有可能減少發(fā)熱并且從而充分地防止 掃描光學系統(tǒng)的光學元件和外殼的溫度升高。這也有可能防止掃描透鏡(尤其由樹脂構成 的掃描透鏡)的局部溫度分布，防止用于形成彩色圖像的激光束的掃描位置的變化，并且 從而防止圖像的色移。
此外，因為活動部分的質量和慣性小，所以在活動部分的擺動過程中傳送到外面的振 動(由質量的不平衡所引起的振動)小(振動加速度為多角鏡的百分之一或更小)。換句 話說，以上構造有可能充分地消除傳送到掃描光學系統(tǒng)的光學元件的振動，并且從而防止 由圖像形成過程中反光鏡的振動所引起的條紋(在副掃描方向的密度變化)。
同時，擺動鏡11的可移動鏡部件441的尺寸很小，并且這使得難以精確地定位(精確 使可移動鏡部件的擺動(轉動)軸與副掃描方向上的軸對準)。在此實施例中，通過如下 所述調節(jié)擺動鏡11的安裝位置，解決這個問題。
圖5是圖解圖l所示的光掃描裝置5的一部分的示意圖。為了說明目的，圖5包括僅 一個光電導體3和對應組件。在圖5中，通過如下參考號識別由擺動鏡11偏轉和掃描的 激光束60的掃描位置
擺動鏡11的最大擺動角處的掃描位置60a，在其處激光束60進入安置在最大擺動角之 內的光接收元件PD1和PD2的掃描位置60b，以及在其處激光束60掃描光電導體3上的 圖像區(qū)域的邊緣的掃描位置60c。
圖6(a)顯示圖5中的擺動鏡11相對于時間的擺幅(擺動鏡11的擺動角的變化度)。 擺動鏡使用諧振現(xiàn)象產生高水平的擺動。所以，當時間^:去之時，擺動鏡的擺幅按照類似 正弦波的線變化，并且偏轉的激光束的掃描速度取決于掃描位置而不同(如果沒有配備掃 描透鏡)。為使掃描速度為常數(shù)，掃描透鏡14和17具有f-反正弦的特性。
如下所述調節(jié)擺動鏡單元470的位置。首先，從光源10K發(fā)射激光束(開啟多束光源之一)并且擺動鏡11被驅動以令激光束掃描光接收元件PD1和PD2。當接收激光束時， 光接收元件PDl和PD2分別地輸出如圖6(b)和(c)所示的信號。然后，圖4所示的擺動鏡 單元470的支架471的位置在圍繞可移動鏡部件441的擺動軸轉動的方向被調節(jié)以致光接 收元件PD1的輸出信號中的兩個輸出脈沖之間的時間間隔A (Ai， A2， ... An)匹配光接 收元件PD2的輸出信號中的兩個輸出脈沖之間的時間間隔B (Bp ... Bn)。用于掃描光 接收元件PD1和PD2的激光束由構成掃描/成像光學系統(tǒng)的一部分的掃描透鏡14和17K 聚焦。
這里，如果在上述調節(jié)以后，掃描透鏡在主掃描方向的中心和擺動鏡ll的擺動中心沒 有對準，則光接收元件PD1和PD2上的激光束的直徑增加并且還變得互相不同。在這種 情況下，圖6(b)所示的光接收元件PDl的輸出信號中的第一脈沖的脈沖寬度PAu (或第二 脈沖的脈沖寬度PAi2)變得不同于圖6(c)所示的光接收元件PD2的輸出信號中的第一脈沖 的脈沖寬度PBu (或第二脈沖的脈沖寬度PB^)。所以，擺動鏡單元470的支架471的位 置被更進一步調節(jié)以使脈沖寬度PAu匹配脈沖寬度PBn。
同時，當激光束的掃描速度和強度為常數(shù)時，脈沖寬度隨著激光束直徑變化而變化(圖 7)。圖7是圖解當光接收元件PD1 (或PD2)被激光束掃描時，由光接收部件(隨后描 述)輸出的波形(光接收部件輸出波形)和由比較器電路(隨后描述)輸出的波形(比較 器輸出波形)之間的關系的圖。在圖7中，由實線代表的脈沖70表示當激光束具有期望 的直徑時輸出的脈沖。在這種情況下，比較器輸出脈沖80。當掃描光接收部件的激光束具 有更大的直徑時，光強隨著時間過去而逐漸改變，并且光接收部件輸出如虛線表示的逐漸 上升的脈沖71。在這種情況下，比較器輸出有更大的脈沖寬度的脈沖81。因而，如果預 先找出激光束直徑和光接收元件的輸出信號的脈沖寬度之間的關系，則有可能基于測量的 脈沖寬度確定激光束直徑。為了這個目的，激光束的掃描速度和強度被更可取地設置為 匹配光掃描裝置的實際使用條件。
如上所述，在光接收元件PD1的輸出信號的脈沖寬度PAu和PAu和激光束直徑之間 有關聯(lián)。為維持這個關聯(lián)，必須至少控制擺動鏡11的操作以將它的擺幅波形的振幅保持 為常數(shù)(并且將光強保持為常數(shù))以致掃描光接收元件PD1的速度變?yōu)槌?shù)(以0.02%或 更低的掃描抖動)。如果不控制擺動鏡ll的操作，則掃描光接收元件PD1的速度變?yōu)椴?定的(并且光強變?yōu)椴欢ǖ?并且這令光接收元件PD1的輸出信號的脈沖寬度PAu和PAn 變化。結果，脈沖寬度PAn和PAi2以及激光束直徑之間的關聯(lián)丟失。這也適用于光接收 元件PD2。根據(jù)上述理由，更可取的是在控制擺動鏡11的操作以使它的擺幅波形的振幅為常數(shù)以后，調節(jié)擺動鏡單元470的支架471的位置。
如果通過調節(jié)支架471的位置，光接收元件PD1和PD2的輸出信號中的脈沖寬度未變 為大致相等，或者當希望使脈沖寬度精確地匹配并且從而將激光束直徑減少到設計極限時 (即，當希望比單獨地用調節(jié)擺動鏡11的方法可能的更精細地調節(jié)光掃描裝置時)，可 以通過在主掃描方向(沿圖1所示的掃描透鏡14上的箭頭方向)移動掃描透鏡14的位置 作更進一步的調節(jié)，因為掃描透鏡14決定f-反正弦特性。
因為擺動鏡11的掃描速度根據(jù)大致的正弦波而改變，所以掃描透鏡14被設計為具有 f-反正弦特性以使掃描速度為常數(shù)。然而，如果掃描透鏡14和擺動鏡11不放置在設計的 位置，則f-反正弦特性的效果被減少并且掃描速度和激光束直徑偏離設計值。
同時，當光源IOK發(fā)出的激光束經由光學元件進入擺動鏡11的可移動鏡部件441時， 取決于光源10K的位置，激光束可能被掩蔽。這個問題是因為可移動鏡部件441的面積小 (在這種情況下，在主掃描方向)而造成并且可以通過在調節(jié)擺動鏡11的位置之后在圍 繞平行于副掃描方向的軸轉動的方向(沿圖1中附于光源10K的箭頭的方向)調節(jié)光源10K 的位置而解決。因為掩蔽令激光束直徑改變(增加激光束直徑)，所以調節(jié)光源10K的 位置的結果也可以通過測量如上所述的脈沖寬度被確認。
來自光接收元件PD1和PD2的輸出信號中的脈沖的時間間隔(圖6 (b)和(c)所示的A 和B)和脈沖寬度(圖6(b)和(c)所示的PA和PB)更可取地是多次測量并由運算單元平均； 并且擺動鏡11的位置更可取地是基于均值(時間間隔A和B，以及脈沖寬度PA和PB) 調節(jié)。使用均值有可能減少由抖動和來自光接收元件PD1和PD2的輸出信號上的突然的 電噪聲所引起的掃描速度變化的影響，并且從而有可能提高調節(jié)精度。
為利用擺動鏡11，必須如下所述控制擺動鏡11的操作。即使當使用具有如上所述的 f-反正弦特性的掃描透鏡14和17，掃描透鏡也不能完全地抵消如圖8A到8C中所示的在 擺動鏡11的擺動過程中的變化。例如，當擺動鏡11的(驅動信號的)頻率是常數(shù)時， 擺動鏡ll的擺幅應該顯示理想擺幅波形(正弦波形)。然而，實際上，擺動鏡ll的擺幅 顯示偏離如圖8A到8C所示的理想擺幅波形的擺幅波形。這樣的偏差導致激光束的掃描 位置的變化并且使圖像質量劣化。
圖8A顯示其中實際的擺幅大于(或者小于)理想擺幅的擺幅偏差。為沿箭頭方向修正 實際的擺幅以匹配理想擺幅，擺動鏡11被控制以致基于光接收元件PD1的輸出信號中的 兩個輸出脈沖之間的時間間隔A (A^ A2， ... An)和光接收元件PD2的輸出信號中的兩 個輸出脈沖之間的時間間隔B (B" ...Bn)(圖6(b)和(c))計算的控制值變?yōu)槌?shù)。例如，擺動鏡11被控制以致"n"個均值(A!+B!) /2， (A2+B2) /2，...和(An+Bn) /2的總平均匹配基于諧振頻率唯一地決定的控制目標值。
圖8B顯示實際的擺幅波形的擺幅中心和擺動鏡11的掃描區(qū)域(理想擺幅波形)的中心之間的關系。在圖8B中，在實際的擺幅波形和理想擺幅波形之間有偏移量。為消除如由箭頭表示的偏移量，擺動鏡11被控制以致基于光接收元件PD1輸出信號中的兩個輸出脈沖之間的時間間隔A (An A2， ... An)和光接收元件PD2的輸出信號中的兩個輸出脈沖之間的時間間隔B (B!， ... Bn)(圖6 (b)和(c))計算的控制值變?yōu)槌?shù)。例如，擺動鏡ll被控制以致"n"個差ArBi， A2-B2，...，以及An-Bn的平均值匹配控制目標值"O"。
圖8C顯示擺動鏡11的擺動波形的相移。在圖8C中，在實際的擺幅波形和理想擺幅波形之間有相移(在時間軸方向)。為沿箭頭方向修正實際的擺幅波形的相位以匹配理想擺幅波形的相位，擺動鏡11被控制以致用于產生驅動擺動鏡11的信號的基準相位時鐘和光接收元件PD1的輸出信號之間的時間間隔C (相移)(圖6(b)和(d))變?yōu)槌?shù)。例如，擺動鏡11被控制以致多個時間間隔C1， C2，...的平均值匹配控制目標值"O"。時間間隔C更可取地基于光接收元件PD1的輸出信號中的，剛好在擺幅波形進入圖像區(qū)域以前(在時間間隔A的末端)輸出的，兩個輸出脈沖的后一個而被測量。如果在時間間隔A開始時輸出的輸出脈沖用于這個目的，則在圖像形成過程中的相位精度由于時間間隔A過程中的相移而被減少。所以，更可取的是使用剛好在圖像掃描開始以前(在時間間隔A的末端)輸出的輸出脈沖修正實際的擺幅波形的相位以提高圖像形成過程中的相位精度。
圖8A和8B所示的擺幅偏差或者偏移量表示，令掃描位置在主掃描方向轉移的實際的掃描速度與理想掃描速度的偏差。掃描位置的轉移也隨即在彩色和單色圖像兩者中引起圖像質量下降，例如在主掃描方向抖動(垂直抖動)和在主掃描方向的放大錯誤。同時，圖8C所示的相移尤其在彩色圖像形成中引起問題。在如圖1所示的光掃描裝置5中，根據(jù)來自對應于各個顏色成分的光源的圖像信號發(fā)射的激光束被為各個顏色成分而配備的光電導體之上的一個擺動鏡11偏轉和掃描。在這種情況下，如果相移發(fā)生，則激光束的偏轉/掃描位置轉移。偏轉/掃描位置的轉移導致在圖像的副掃描方向的轉移(在中間轉印帶上)并引起色移或者脫色。
圖9是圖解用于控制光掃描裝置5的擺動鏡11的操作以修正擺幅偏差，偏移量，和相移的控制單元的方框圖。
在圖9所示的控制單元中，當由激光束掃描時從光接收元件PD1和PD2輸出的信號的時間間隔A和B由計數(shù)器111和H2測量。然后，運算單元113將"(A+B) / 2"值的平均值與目標幅值比較，將"A-B"值的平均值與目標偏移量值(在此實施例中"0")比較，并且輸出該比較結果到控制器114。這里，均值用來減少，例如，突然的電噪聲的影響并且從而防止控制單元基于不正確的信息控制擺動鏡11。每個平均值是更可取地通過兩個到十個值的平均而獲得。使用超過十個值會延遲修正時刻并且增加控制誤差。
控制器114計算用于修正擺幅偏差的修正值以及基于比較結果的偏移量，令用于驅動擺動鏡ll的驅動電路(放大器)110放大具有修正的正弦波的驅動信號，并且從而控制擺動鏡ll。以上控制回路代表擺幅和偏移量控制回路。
在擺幅和偏移量被如上所述控制以匹配或者變?yōu)榻咏繕酥抵螅瑘?zhí)行相位控制回路以消去根據(jù)基于基準相位時鐘(基準時鐘)產生的驅動信號被驅動的擺動鏡11的擺動角的理想擺幅波形和實際的擺幅波形之間的相移。和擺幅和偏移量控制對比，必須以高精度進行相位控制。如果同時進行擺幅和偏移量控制和相位控制，則它們互相干涉。這隨即也增加驅動信號的變化和在所有的控制值被限制在目標值之內以前所需要的時間。所以，更可取的是首先進行擺幅和偏移量控制的粗調，在擺幅和偏移量控制之后進行相位控制的精調以減少在控制值被限制在目標值之內以前所需要的時間。
在相位控制中，光接收元件PD1的輸出信號和基準相位時鐘之間的相移(圖6(d)中的時間間隔C)由相位比較器115檢測并且由計數(shù)器116測量。測量的相移由低通濾波器(LPF)117和積分器118轉換為對應的直流電壓并且進行控制處理以根據(jù)直流電壓移動擺幅波形的相位以致基準相位時鐘(基準時鐘)和光接收元件PD1的輸出信號之間的相移(時間間隔C)變?yōu)槌?shù)(即，進行鎖相環(huán)路(PLL)控制)。在控制處理中，產生具有對應于預定相移等級(分辨度)的水平的合適的相位的正弦波信號。然后，基于該正弦波信號修正用于擺動鏡11的驅動信號并且根據(jù)修正的驅動信號控制擺動鏡11以消去擺動鏡11的擺動角的實際的擺幅波形和理想擺幅波形之間的相移。
用于產生用于相位控制的正弦波信號的信號生成分辨率更可取地為高于控制極限。然而，增加信號生成分辨率增加需要的存儲量，因此增加光掃描裝置的成本。所以，在此實施例中，用于正弦波信號的信號生成分辨度定在視覺上可察覺為副掃描方向色移的大約50um (或者更小)。
圖10為圖解光接收元件PD1和掃描激光束之間的關系的圖。如圖1所示，光接收元件PD1被放置在其處掃描光接收元件PD1的激光束變?yōu)榕c掃描光電導體的激光束光學地相等(在激光束直徑和掃描速度方面)的位置。光接收元件PD1更可取地放置在從光電導體上的掃描線延伸的線上。然而，如果由于布局限制而不可能如此，光接收元件PD1可以
15放置在任何其它位置并且激光束可以由反光鏡偏轉以進入光接收元件PD1。
如圖10(a)所示，光接收元件PD1包括用PIN型光電二極管實現(xiàn)的光接收部件402a，以及電路402b，其包括用于放大來自光接收部件402a的輸出信號的放大器電路以及用于為輸出信號的波形整形的比較器電路。這些組件被封裝為IC并且被由樹脂構成的激光束透射材料覆蓋。光接收元件PDl還包括IC引腳402c。當掃描激光束穿過光接收部件402a時，電路402b輸出如圖10(c)所示的比較器輸出信號。
圖10 ( a)中的光接收部件402a的左側上的虛線表示其中光源關閉(或者光強被減少到這樣的水平以致閃光不變得足夠強以影響光接收元件或者以在光電導體上形成潛像)的區(qū)域。如果光源在擺動鏡11的最大擺動角和靠近光接收元件PD1的位置之間的區(qū)域中開啟，則來自光源的光被安置在光掃描裝置5中的光學元件散射并且散射光引起幻像。幻像引起從光接收元件PD1和PD2輸出的信號中的噪聲并且從而影響時間間隔A， B，和C以及脈沖寬度。這也使得難以適當?shù)睾头€(wěn)定地控制擺動鏡11并且降低調節(jié)擺動鏡11的位置的精度。在此實施例中，為防止或者減少此問題，當圖10所示的時刻，光源被關閉(或者光強被減少到這樣的水平以致幻像變得不足夠強到影響光接收元件或者以在光電導體上形成潛像)。如上所述關閉光源或者減少光強也有可能延長服務壽命并且減少光源的溫升。在以上說明中，"靠近光接收元件PD1的位置"表示其中光源被開啟的位置。在該位置，光源發(fā)出的光不影響比較器輸出信號并且可能正確地測量時間間隔A， B，和C。
同時，如果光學元件的反射率或者透射率由于經久老化而減小，則到達光接收元件的光強度減小并且來自光接收部件的輸出信號到決定比較器輸出脈沖的閾電壓(圖10)的上升時間增加(輸出信號的傾角減小)。結果，檢測的比較器輸出脈沖變得不準確。在此實施例中，為防止或者減少此問題，光源被控制以致掃描光接收元件PD1 (或者PD2)的激光束的光強變?yōu)槌?shù)。
在以上實施例中，使用有正弦波的驅動信號。然而，產生正弦波需要大量用于DA轉換的位以及大量內存。所以，可以以低成本使用晶體振蕩器產生的矩形波代替正弦波被使用。同樣在以上實施例中，擺動鏡11被驅動以來回掃描光電導體。換句話說，光電導體被掃描以致掃描位置當它向最大擺動角的極限移動之時在副掃描方向移動(即，光電導體被以鋸齒形掃描)。以此方法，字符可能變得不清楚并且在圖像區(qū)域的端附近可能出現(xiàn)密度不規(guī)則。在這種情況下，可能僅以單向(一個方向)掃描光電導體。根據(jù)本發(fā)明的實施例的彩色圖像形成設備的示例性結構描述如下。圖11顯示包括以上實施例的光掃描裝置5以及并聯(lián)排布的光電導體3Y， 3M， 3C，以及3K的串聯(lián)彩色圖像形成設備的構造。由上至下，光掃描裝置5，顯影單元6(6Y， 6M，6C，以及6K)，光電導體3 (3Y， 3M， 3C，以及3K)，中間轉印帶2，定影單元7，以及饋紙盒1被排布在彩色圖像形成設備中。
光電導體3Y， 3M， 3C，以及3K對應于顏色成分并且以規(guī)則的間隔安置在中間轉印帶2上方。光電導體3Y， 3M， 3C，以及3K具有大致相同的直徑。在光電導體3Y， 3M，3C，以及3K周圍，根據(jù)電子照相的處理中的步驟順序排布其它組件。以光電導體3Y為例。在光電導體3Y周圍，以所提及的順序排布充電器(未顯示)，顯影單元6Y，轉印充電器(未顯示)，以及清潔單元(未顯示)。由光掃描裝置5發(fā)出的激光束Ll根據(jù)圖像信號掃描光電導體3Y。類似的組件也排布在各個光電導體3M， 3C，以及3K周圍。因而，在此實施例中，光掃描裝置5發(fā)出激光束L1， L2， L3，以及L4以掃描對應于顏色成分的光電導體3Y， 3M， 3C，以及3K (目標面)。
光電導體3Y被充電器均勻地充電并且沿圖11中的箭頭A方向轉動以致它被激光束Ll以副掃描方向掃描。結果，靜電潛像形成在光電導體3Y上。顯影單元6Y被安置在激光束L1的掃描位置相對于光電導體3Y的轉動的方向的下游并且提供黃色色粉到光電導體3Y。從顯影單元6Y提供的黃色色粉附著于光電導體3Y上形成靜電潛像的區(qū)域并且結果，形成黃色色粉圖像。以類似的方式，品紅，青色，以及黑色單色的色粉圖像被分別地形成在光電導體3M， 3C，以及3K上。中間轉印帶2被安置在顯影單元6Y相對于轉動的方向的下游。
中間轉印帶2被伸展跨過輥2a， 2b，以及2c并且被馬達(未顯示)沿箭頭B方向轉動。隨著轉動，中間轉印帶2上的點以此順序通過光電導體3Y， 3M， 3C，和3K下。光電導體3Y， 3M， 3C，和3K上顯影的單色圖像被轉印到并且重疊在中間轉印帶2上以形成彩色圖像。然后，彩色圖像沿箭頭C方向被轉印到從饋紙托盤1傳送的紙上。轉印的彩色圖像被定影單元7定影到該紙上并且有彩色圖像的紙被排出。
本發(fā)明的實施例提供包括用于激光光柵掃描光學系統(tǒng)的擺動鏡的光掃描裝置以及包括該光掃描裝置的彩色圖像形成設備。擺動鏡具有低電耗并且有可能減少掃描透鏡的溫度升高以及光掃描裝置中的振動并且減少彩色圖像形成設備中光學掃描系統(tǒng)之間的溫差。根據(jù)本發(fā)明實施例的光掃描裝置有可能形成小直徑斑點的激光束并且從而有可能當利用擺動鏡的以上優(yōu)點時改進圖像質量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，光掃描裝置包括被配置為發(fā)射激光束的光源單元；配置為偏轉來自光源單元的激光束的擺動鏡；配置為將偏轉的激光束聚焦在目標面上的掃描/成像光學系統(tǒng)；以及配置為接收激光束的掃描區(qū)域中的激光束的多個光接收元件。擺動鏡的位置被調節(jié)以致各個光接收元件的輸出信號中的輸出脈沖之間的時間間隔變?yōu)樵诠饨邮赵g大致相同和/或輸出脈沖的寬度變?yōu)樵诠饨邮赵g大致相同。此構造有可能當利用擺動鏡的優(yōu)點(低電耗以及低噪聲)時形成直徑足夠小以形成分辨率600 dpi或者更高的高質量圖像的激光束斑點。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，光掃描裝置更進一步包括控制單元并且當擺動鏡的擺幅波形的振幅由控制單元保持恒定時，調節(jié)擺動鏡的位置。此配置有可能減少光接收元件的輸出信號上的抖動的影響，以提高調節(jié)精度，并且從而穩(wěn)定地形成小直徑激光束斑點。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，光掃描裝置更進一步包括配置為測量各個光接收元件的輸出信號中的輸出脈沖之間的時間間隔和/或輸出脈沖的寬度兩次以上并且平均測量的時間間隔和/或測量的寬度的運算單元。此配置有可能減少光接收元件的輸出信號上的突然的電噪聲的影響，以提高調節(jié)精度，并且從而穩(wěn)定地形成小直徑激光束斑點。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在調節(jié)擺動鏡的位置之后調節(jié)掃描/成像光學系統(tǒng)的位
置。這有可能更精細地調諧光掃描裝置并且從而有可能更精確地形成小直徑激光束斑點。根據(jù)本發(fā)明的實施例，擺動鏡被配置為偏轉多個光源發(fā)出的多個激光束以掃描對應的
目標面；并且光接收元件被安置在對應于目標面之一的掃描/成像光學系統(tǒng)中。此配置有可
能減少光掃描裝置的尺寸和電力消耗。
圖12是圖解根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像形成設備10的結構的示意圖。圖像形成設備10是用于通過在紙上重疊，例如，黑色，黃色，品紅，和青色的色粉圖
像，打印彩色圖像的串聯(lián)彩色打印機。如圖12所示，圖像形成設備IO包括光掃描裝置100，
四個光導鼓30A， 30B， 30C，和30D，轉印帶40，饋紙托盤60，饋紙輥54，第一阻擋輥
56,第二阻擋輥52，定影輥50，排紙輥58，用于控制其它組件的控制單元(未顯示)，
以及用于容納以上組件的外殼12。
外殼12是形狀像立方體的中空部件。在外殼12的上側，形成紙收集盤12a以匯集打
印的紙。
光掃描裝置100以基于從高階的裝置(例如個人計算機)提供的圖像信息調制的激光束掃描光導鼓30。更具體地說，光掃描裝置100以對應于黑色成分的激光束掃描光導鼓30A，以對應于青色成分的激光束掃描光導鼓30B，以對應于品紅成分的激光束掃描光導鼓30C，以及以對應于黃色成分的激光束掃描光導鼓30D。隨后說明光掃描裝置100的構造。每一個光導鼓30都是具有當由激光束照射時變?yōu)閷щ姷母泄鈱拥膱A柱形部件。光導鼓 30在光掃描裝置100的下面在X軸方向上以規(guī)則的間隔安置。
光導鼓30A被安置在外殼12中的-X端以致它的縱向變?yōu)槠叫杏赮軸方向并且由旋轉 機構(未顯示)在圖12中順時針方向(沿圖12所示的箭頭)方向轉動。在光導鼓30A周 圍，充電器32A安置在十二點鐘(在上側)，色粉筒33A安置在兩點鐘，以及清潔盒31A 安置在10點鐘。
充電器32A以它的表面和光導鼓30A的表面之間的預定余隙安置在光導鼓30A上方以 致它的縱向變?yōu)槠叫杏赮軸方向。充電器32A以預定電壓對光導鼓30A的表面充電。
色粉筒33A包括以黑色色粉填充的盒本體以及由具有與光導鼓30A的相反的極性的電 壓充電的顯影輥。色粉筒33A經由顯影輥向光導鼓30A的表面提供盒本體中的色粉。
清潔盒31A包括在Y軸方向長的矩形清理片并且安置為以致清理片的一端接觸光導鼓 30A的表面。附著于光導鼓30A的表面的色粉當光導鼓30A轉動之時由清理片除去，并且 被放進清潔盒31A。
光導鼓30B到30D具有與光導鼓30A的大致相同的結構，并且在光導鼓30A的+X側 以間隔排布。在各個光導鼓30B到30D周圍，以類似于光導鼓30A的情況的位置關系排 布充電器32B到32D，色粉筒33B到33D，以及清潔盒31B到31D。
充電器32B到32D具有與充電器32A的大致相同的構造并且分別地以預定電壓對光導 鼓30B到30D的表面充電。
色粉筒33B到33D分別地包括填充有青色，品紅，以及黃色色粉的盒本體，以及由具 有與光導鼓30B到30D的相反的極性的電壓充電的顯影輥。色粉筒33B到33D經由顯影 輥向對應的光導鼓30B到30D的表面提供盒本體中的色粉。
清潔盒31B到31D具有與清潔盒31A的大致相同的結構并且以類似的方式運行。
在這之后，光導鼓30A，充電器32A，色粉筒33A，和清潔盒31A被合稱為第一站 (station);光導鼓30B，充電器32B，色粉筒33B，和清潔盒31B被合稱為第二站；光 導鼓30C，充電器32C，色粉筒33C，和清潔盒31C被合稱為第三站；以及光導鼓30D， 充電器32D，色粉筒33D，和清潔盒31D被合稱為第四站。
轉印帶40是環(huán)形帶并且伸展跨過安置在光導鼓30A的下面的從動輥40a，安置在光導 鼓30D下面的從動輥40c，以及放置在稍微低于從動輥40a以及40c的位置的驅動輥40b， 以致轉印帶40的上表面接觸光導鼓30A到30D的下部表面。當驅動輥40b在圖12中逆時 針方向轉動時，轉印帶40逆時針方向轉動(沿圖12中的箭頭方向)。轉印充電器48被安置在轉印帶40的+X端附近。具有與充電器32A到32D的相反的極性的電壓被施加于 轉印充電器48。
紙饋送托盤60被安置在轉印帶40下面。紙饋送托盤60形狀像立方體并且包含大量用 作記錄介質的紙張61。矩形的紙饋送開口被形成在紙饋送托盤60的+X端附近的上壁中。
紙張61從送紙托盤60被紙饋送輥54逐張饋送入包括一對輥的第一阻擋輥56之間的 空隙。每張紙張61被第一阻擋輥56更進一步傳送入轉印帶40和轉印充電器48之間的空 隙。
包括一對輥的定影輥50加熱并向打印的紙張61加壓并且經由第二阻擋輥52將紙張 61傳送到紙排出輥58。
紙排出輥58包括一對輥并且將紙張61排出到紙收集盤12a上。
光掃描裝置100的示例性構造描述如下。圖13和14是圖解光掃描裝置100的組件的 示意的布局的附圖。如圖13和14所示，光掃描裝置100包括安置在光導鼓30A的大致上 方(在其+Z側)的偏轉單元104;以此順序排布在偏轉單元104的+X側的第一掃描透鏡 105和反射鏡106A， 106B， 106C，和106D;安置在反射鏡106D的對應側的一對同步傳 感器120A和120B;安置在第一掃描透鏡105下面的第二掃描透鏡107A;以此順序安置 在第二掃描透鏡107A的+X側的第二掃描透鏡107B， 107C,和107D;安置在對應的光導 鼓30A， 30B，和30C的大致上方的反射鏡108A， 108B，和108C;以及排布在從偏轉單 元104延伸并且與X軸成S角的線上的第二面透鏡103，第一柱面透鏡102，以及光源單 元130。
以下，xy坐標系用于說明光源單元130的光源131 。該xy坐標系是通過將XY坐標 系圍繞Z軸轉動S角獲得的。
光源單元130包括用于發(fā)射多個激光束的光源131 (參見圖15)以及用于將光源131 發(fā)出的激光束整形為大致平行的激光束的耦合透鏡132 (參見圖19)。
光源131是表面發(fā)射的半導體激光器陣列。如圖15所示，16個光發(fā)射區(qū)域排布在光 源131的-y表面上以形成4x4矩陣，其中行相對于X軸成e角并且列平行于Z軸。以下， 第一行中的四個光發(fā)射區(qū)域被稱作第一光發(fā)射區(qū)域組Gl ，第二行中的四個光發(fā)射區(qū)域被稱 作第二光發(fā)射區(qū)域組G2，第三行中的四個光發(fā)射區(qū)域被稱作第三光發(fā)射區(qū)域組G3，以及 第四行中的四個光發(fā)射區(qū)域被稱作第四光發(fā)射區(qū)域組G4。
在光源單元130中，來自光源131的各個光發(fā)射區(qū)域的激光束由耦合透鏡132大致準 直并且被以-y方向(向偏轉單元104)發(fā)射。如圖13所示，第一柱面透鏡102和第二柱面透鏡103被安置在光源單元130和偏轉單 元104之間。第一柱面透鏡102使光源單元130發(fā)出的激光束整形為預定形狀以及第二柱 面透鏡103將來自第一柱面透鏡102的激光束聚焦在偏轉單元104的偏轉表面上。
圖16是偏轉單元104的立體圖以及圖17是偏轉單元104的分解立體圖。如圖16和 17所示，偏轉單元104包括具有用于偏轉激光束的偏轉表面的擺動鏡150，用于支持擺動 鏡150以致擺動鏡150能夠圍繞平行于Z軸的軸轉動的支持部件140，以及用于保持支持 部件140的座160。
參照圖17，擺動鏡150被做成在Y軸方向較長的橢圓盤的形狀。擺動鏡150的+X側 用作平行于Z-Y平面的偏轉表面。柱形擺動軸150a被形成在擺動鏡150的上下端。在此 實施例中，該一對擺動軸150a對準通過擺動鏡150的偏轉表面的中心并且平行于Z軸的 軸。
支持部件140被做成像在Y軸方向較長的矩形板形狀。柱狀的突出部140c形成在支持 部件140的+Y和-Y表面的中心。突出部140c在Y軸方向較長并且被安置在平行于Y軸 的軸S2上。在Y軸方向較長的矩形的凹口 140a被形成在支持部件140的+X表面的中心 部分。同樣，軸承140b被形成在凹口 140a的上下壁(+Z和-Z內表面)中。軸承140b在 Z軸方向較長并且被安置在平行于Z軸的軸Sl上。在此實施例中，支持部件140的突出 部140c和軸承140b是在平行于Z-Y平面的同一個平面中。
通過將擺動軸150a插入在支持部件140的凹口 140a中形成的對應的軸承140b，擺動 鏡150附于支持部件140。具有該構造，擺動鏡150由支持部件140支持以能夠圍繞軸Sl 轉動。
如圖17和18所示，座160被做成類似在Y軸方向較長并且具有橢圓形開口 160c的矩 形板的形狀。在-X方向突出的U形的框架160a沿+Y， - Y，和-Z邊緣被形成在座160 的-X表面上。通孔160d被形成為在Y軸方向通過框架160a的+Y和-Y壁。轉動軸160b 附于框架160a的下表面的中心?？蚣?60a由轉動軸160b支持以能夠圍繞軸S3轉動。在 此實施例中，在框架160a的側壁中形成的通孔160d是在包括軸S3并且平行于Z-Y平面 的同一個平面中。
通過將突出部140c插入在座160的框架160a中形成的對應的通孔160d，支持部件140 附于座160。具有該構造，支持部件140由座160支持以能夠圍繞軸S2轉動。
參照圖17和18，兩個紋狀螺絲孔160e，開口 160c的+Z和-Z側各一個，被形成為在 X軸方向通過座160。兩個定位螺釘180A和180B從+X側被旋入對應的通的紋狀螺絲孔200810186816.2
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160e。根據(jù)此實施例，通過圍繞軸S2轉動支持部件140至期望的角度并且通過用座160 的紋狀螺絲孔160e中的定位螺釘180A和180B固定該位置，支持部件140可以被相對于 座160定位。定位螺釘180A和180B被轉動以接觸支持部件140的+X表面以固定它的位置。
如上所述配置的偏轉單元104被用由支持部件(未顯示)支持的轉動軸160b固定在光 掃描裝置100的光學外殼中。圍繞偏轉單元104的軸S3轉動的位置是通過使得在X軸方 向可移動的一對定位部件170A和170B的-X端與如圖16所示的座160的+X表面接觸而 確定的。舉例來說，定位部件170A和170B是用旋入光掃描裝置100中的某一部件(未顯 示)的螺釘實現(xiàn)的。
光源單元130發(fā)出的激光束經由第一柱面透鏡102和第二柱面透鏡103進入偏轉單元 104。更具體地說，激光束穿過座160的開口 160c并且落在由支持部件140支持的擺動鏡 150的偏轉表面的中心(入射點)上。當擺動鏡150被以"+"和"-"方向圍繞軸Sl周期地轉 動(被使得擺動)時，入射在擺動鏡150上的激光束被以+Y和-Y方向周期地偏轉和掃描。 在此實施例中，如圖14中的點劃線所示，激光束是以相對于X-Y面預定角度入射在擺動 鏡150的偏轉表面上。
參照圖13和14，激光束被偏轉單元104周期地偏轉和掃描。結果，由第一掃描透鏡 105產生的激光束的像平面沿Y軸以勻速移動。
反射鏡106A到106D在Y軸方向較長，并且將來自第一掃描透鏡105的激光束反射并 引導到對應的第二掃描透鏡107A到107D。
第二掃描透鏡107A到107C在Y軸方向較長，并且經由在Y軸方向較長的反射鏡108A， 108B，和108C，將由反射鏡106A到106C反射的激光束聚焦在對應的光導鼓30A到30C 的表面上。第二掃描透鏡107D在Y軸方向較長并且將由反射鏡106D反射的激光束聚焦 在光導鼓30D的表面上。
同步傳感器120A和120B被分別地安置在反射鏡106D的-Y和+Y側上，并且輸出對 應于輸入的激光束的強度的光電轉換信號。
圖19顯示圖解如上所述配置的光掃描裝置100中的激光束的光路的光學布局。
光掃描裝置100和圖像形成設備10的示例性操作參考圖19描述如下。由耦合透鏡132 使得光發(fā)射區(qū)域組G1， G2， G3，和G4發(fā)出的激光束交叉，其由第一柱面透鏡102在副 掃描方向互相隔開，并且進入第二柱面透鏡103。第二柱面透鏡103將激光束聚焦在構成 偏轉單元104的一部分的擺動鏡150的偏轉表面的中心上。由偏轉單元104偏轉的激光束互相遠離地移動并且進入第一掃描透鏡105。
從光發(fā)射區(qū)域組G1進入第一掃描透鏡105的激光束被反射鏡106D反射并且進入第二 掃描透鏡107D。然后，激光束由第二掃描透鏡107D聚焦在光導鼓30D的表面上。
從光發(fā)射區(qū)域組G2到G4進入第一掃描透鏡105的激光束分別地由反射鏡106C， 106B， 和106A反射，并且進入對應的第二掃描透鏡107C， 107B，和107A。然后，激光束由第 二掃描透鏡107C， 107B，和107A經由反射鏡108C， 108B，和108A聚焦在對應的光導 鼓30C， 30B，和30A上。
來自光發(fā)射區(qū)域組G1， G2， G3，和G4的激光束的聚焦的斑點通過擺動鏡150的擺動 被使得在對應的光導鼓30A到30D的表面上以Y軸方向來回移動。換句話說，光導鼓30A 到30D的表面被來自四個光發(fā)射區(qū)域組的激光束以Y軸方向(主掃描方向)掃描。
同時，形成光導鼓30A到30D的表面的感光層被充電器32A到32D以預定電壓充電 以具有均勻的電荷密度分布。當光導鼓30A到30D被如上所述掃描時，感光層的被掃描部 分變?yōu)閷щ姷牟⑶冶粧呙璨糠值碾妱葑優(yōu)?。因而，有可能通過基于圖像信息并且與來自 同步傳感器120A和120B的輸出信號的變化同步，調制入射在按圖12中的箭頭方向轉動 的光導鼓30A到30D的表面上的激光束，在光導鼓30A到30D的表面上形成由電荷分布 限定的靜電潛像。
在形成靜電潛像之后，色粉通過圖12所示的對應的色粉筒33A到33D的顯影輥被提 供給光導鼓30A到30D的表面。因為色粉筒33A到33D的顯影輥被用極性與光導鼓30A 到30D的相反的電壓充電，所以顯影輥上的色粉被充電成與光導鼓30A到30D的相同的 極性。相應地，色粉僅附著到光導鼓30A到30D的表面的被掃描的部分(被放電的部分) 而不附著于被充電的部分。結果，靜電潛像由色粉顯現(xiàn)并且色粉圖像被形成在光導鼓30A 到30D的表面上。形成的色粉圖像被轉印到轉印帶40上。
因而，在圖像形成設備10中，當從高階的裝置收到圖像信息時，光源單元130的光源 131根據(jù)基于圖像信息產生的調制數(shù)據(jù)被驅動，并且對應于各個顏色成分的色粉圖像由第 一到第四站形成并且疊加在轉印帶40上。
形成在轉印帶40上的疊加的色粉圖像(彩色圖像)被轉印充電器48轉印到從紙饋送 托盤60饋送的紙張61上并且被如圖12所示的定影輥50定影到紙張61 。形成有圖像的紙 張61被紙排出輥58排出到紙收集盤12a上。
如上所述，在此實施例的偏轉單元104中，擺動鏡150的擺動軸150a被排布在(或者 與之對準)穿過擺動鏡150的偏轉表面的中心的軸上。此外，支持部件140的突出部140c和軸承140b被排布在同一個平面中。具有該構造，圖17所示的軸Sl和軸S2在擺動鏡150 的偏轉表面的中心相交成直角并且處于與偏轉表面相同的平面中。此外，在座160的框架 160a的側壁中形成的通孔160d是處于包括軸S3的相同的平面中。所以，軸S3通過軸Sl 和S2的交點，與支持部件140相對于軸S2的轉動角無關。
換句話說，在此實施例中，通過相對于座160轉動支持部件140，擺動鏡150可以圍 繞平行于Y軸的軸S2轉動，而不必移動偏轉表面的中心。同樣，通過相對于轉動軸160b 轉動座160，擺動鏡150可以圍繞平行于Z軸的軸S3轉動，而不必移動偏轉表面的中心。
此構造使得可以容易地對準擺動鏡150的擺動中心的光學位置以及在光導鼓30A到 30D的表面上限定的掃描區(qū)域的主掃描方向的中心的光學位置。
圖20顯示在光導鼓30A上由虛線(雙點劃線)限定并且在主掃描方向具有寬度D1的 掃描區(qū)域。在圖20中，點劃線表示在主掃描方向的范圍(以下稱作主掃描范圍)，由擺 動鏡掃描的激光束斑點在其之內移動。如上所述，此實施例的以上構造使可通過圍繞軸S3 轉動座160，將在光導鼓30A上限定的掃描區(qū)域的主掃描方向的中心與激光束的主掃描范 圍的中心對準。
此外在此實施例中，如圖13所示，同步傳感器120A和120B被安置在反射鏡106D的 端部附近。這有可能基于同步傳感器120A和120B的輸出信號連續(xù)地或者有規(guī)則地調節(jié)座 160圍繞軸S3的轉動角。
更進一步，以上實施例有可能通過相對于座160轉動支持部件140以及借此圍繞軸S2 轉動擺動鏡150，容易地在副掃描方向調節(jié)在光導鼓30A到30D上激光束的入射位置。
因而，此實施例的光掃描裝置100有可能使得激光束精確地落在光導鼓30A到30D上 限定的掃描區(qū)域上并且從而有可能精確地掃描光導鼓30A到30D。此外，此實施例的圖像 形成設備10能夠基于精確地形成在光導鼓30A到30D的表面上的潛像，在紙張61上形成 高質量圖像。
根據(jù)此實施例，光掃描裝置100包括設置為發(fā)射多個激光束的光源131。替代地，光 掃描裝置IOO可以包括多個激光二極管或者邊緣發(fā)射激光器，其每一個發(fā)射一個激光束。 此外，光掃描裝置100可以被配置為用一個激光束掃描光導鼓30A到30D。
在以上實施例中，圖像形成設備10被配置為用于形成彩色圖像的彩色打印機。替代地， 圖像形成設備IO可以被配置為用于形成單色圖像的單色打印機。
在以上實施例中，假定的是光掃描裝置100用于打印機。然而，光掃描裝置100也可 以用于其它類型的圖像形成設備，例如復印機，傳真機，以及包括它們的功能的多功能復印機。
本發(fā)明的實施例提供有可能容易地調節(jié)它的光學特性并且精確地掃描目標面的光掃描 裝置。
本發(fā)明的另一個實施例提供能夠精確地形成高分辨率圖像的圖像形成設備。 本發(fā)明的實施例提供用于以主掃描方向用激光束掃描目標面的光掃描裝置。該光掃描 裝置包括配置為發(fā)射激光束的光源；包括配置為圍繞與主掃描方向正交的第一軸轉動并且 偏轉光源發(fā)出的激光束的偏轉表面的偏轉器；以及配置為支持偏轉器以能夠圍繞平行于主 掃描方向的第二軸轉動的支持部件。
此構造使更容易調節(jié)偏轉器圍繞第二軸的轉動位置并且從而有可能精確地掃描目標面。
本發(fā)明不局限于具體公開的實施例，并且如果沒有脫離本發(fā)明的范圍，可以作出變化 和修改。
本申請基于2007年12月13日提交的2007-321562號日本的優(yōu)先申請以及2008年3 月12日提交的2008-062137號日本的優(yōu)先申請，因此其全部內容通過引用被結合在這里。
權利要求
1. 一種光掃描裝置，其特征在于，包含配置為發(fā)射激光束的光源單元；配置為偏轉來自所述光源單元的激光束的擺動鏡；配置為將偏轉的激光束聚焦在目標面上的掃描/成像光學系統(tǒng)；以及配置為在所述激光束的掃描區(qū)域中接收所述激光束的多個光接收元件，擺動鏡的位置被調節(jié)使得各個光接收元件的輸出信號中的輸出脈沖之間的時間間隔變得在所述光接收元件之間大致相同和/或所述輸出脈沖的寬度變得在所述光接收元件之間大致相同。
2. 如權利要求l所述的光掃描裝置，其特征在于，更進一步包含控制單元，所述控制單元被配置為基于所述光接收元件的所述輸出信號控制所述擺動 鏡使得所述擺動鏡的擺幅波形的振幅變?yōu)槌?shù)，所述擺動鏡的擺幅波形的振幅被所述控制 單元保持恒定，同時調節(jié)所述擺動鏡的位置。
3. 如權利要求l所述的光掃描裝置，其特征在于，更進一步包含-配置為測量各個光接收元件的所述輸出信號中的所述輸出脈沖之間的時間間隔和/或所述輸出脈沖的寬度兩次以上并且平均所測量的時間間隔和/或所測量的寬度的運算單元。
4. 如權利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，在基于所述光接收元件的所述輸出 信號調節(jié)所述擺動鏡的位置之后，調節(jié)所述掃描/成像光學系統(tǒng)的位置。
5. 如權利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于， 所述光源單元包括多個光源；所述擺動鏡被配置為偏轉所述光源發(fā)出的多個激光束以掃描對應的目標面；并且 所述光接收元件被安置在對應于所述目標面之一的所述掃描/成像光學系統(tǒng)中。
6. 如權利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述擺動鏡被配置為令所述激光束 通過所述掃描/成像光學系統(tǒng)進入所述光接收元件。
7. —種彩色圖像形成設備，所述彩色圖像形成設備用于通過光學地掃描潛像載體以形 成潛像并且通過顯現(xiàn)所述潛像來記錄圖像，其特征在于，包含如權利要求1到6的任何一個所述的光掃描裝置。
8. —種用于在主掃描方向用激光束掃描目標面的光掃描裝置，其特征在于，包含 配置為發(fā)射所述激光束的光源；包括配置為圍繞與所述主掃描方向正交的第一軸轉動并且偏轉所述光源發(fā)出的所述激 光束的偏轉表面的偏轉器；以及配置為支持所述偏轉器以能夠圍繞平行于所述主掃描方向的第二軸轉動的支持部件。
9. 如權利要求8所述的光掃描裝置，其特征在于，所述第一軸和所述第二軸互相正交。
10. 如權利要求9所述的光掃描裝置，其特征在于，所述支持部件能夠圍繞第三軸轉 動，所述第三軸穿過所述第一軸和所述第二軸的交點并與所述第二軸正交。
11. 如權利要求8到10的任何一個所述的光掃描裝置，其特征在于，所述第一軸穿過 所述激光束在所述偏轉表面上的入射點。
12. 如權利要求8到10的任何一個所述的光掃描裝置，其特征在于，所述第二軸穿過 所述激光束在所述偏轉表面上的入射點。
13. 如權利要求8到10的任何一個所述的光掃描裝置，其特征在于，所述偏轉器是配 置為圍繞所述第一軸以預定擺幅擺動的擺動鏡。
14. 如權利要求13所述的光掃描裝置，其特征在于，所述擺動鏡的擺動中心和所述目 標面的中心被對準。
15. 如權利要求8到10的任何一個所述的光掃描裝置，其特征在于，所述光源被安置 成以致所述激光束相對于平行于所述第二軸并與所述偏轉表面正交的平面以一個角度落 在所述偏轉表面上。
16. 如權利要求8到10的任何一個所述的光掃描裝置，其特征在于，所述光源被配置為發(fā)射多個激光束。
17. —種用于基于圖像信息在記錄介質上形成圖像的圖像形成設備，其特征在于，包含光電導體；如權利要求8到16的任何一個所述的光掃描裝置，所述光掃描裝置被配置為基于所述 圖像信息在所述光電導體上形成潛像；配置為用色粉顯影所述光電導體上的所述潛像以形成色粉圖像的顯影單元；以及 配置為將由所述顯影單元形成的色粉圖像定影到所述記錄介質上的轉印單元。
18. —種用于基于彩色圖像信息在記錄介質上形成彩色圖像的圖像形成設備，其特征 在于，包含多個光電導體；如權利要求8到16的任何一個所述的光掃描裝置，光掃描裝置被配置為基于所述彩色 圖像信息在對應的所述光電導體上形成對應于所述彩色圖像的顏色成分的潛像；配置為用色粉顯影所述光電導體上的所述潛像以形成對應于所述顏色成分的色粉圖像 的顯影單元；以及轉印單元，配置為疊加由所述顯影單元形成的所述色粉圖像并將疊加的所述色粉圖像 定影到所述記錄介質上。
全文摘要
公開的光掃描裝置包括配置為發(fā)射激光束的光源單元；配置為偏轉來自光源單元的激光束的擺動鏡；配置為將偏轉的激光束聚焦在目標面上的掃描/成像光學系統(tǒng)；以及配置為在激光束的掃描區(qū)域中接收激光束的多個光接收元件，擺動鏡的位置被調節(jié)為以致各個光接收元件的輸出信號中的輸出脈沖之間的時間間隔變?yōu)樵诠饨邮赵g大致相同和/或輸出脈沖的寬度變?yōu)樵诠饨邮赵g大致相同。本發(fā)明還提供包括如上所述的光掃描裝置的圖像形成設備。
文檔編號G02B26/10GK101458392SQ20081018681
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權日2007年12月13日
發(fā)明者中島智宏, 土屋聰, 鈴木光夫 申請人:株式會社理光