專利名稱：光掃描裝置、圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于激光打印才幾或^:字復(fù)印才幾等的光掃描裝置 及具有該光掃描裝置的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
通常，圖像處理速度(用紙輸送速度)、圖像分辨率、多面反 射鏡的電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(多角形電機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù))、多面反射鏡表面 凄t量具有以下關(guān)系。
PxR=(25.4xVrxN)+60 其中，
P(mm/s):處理速度(用紙輸送速度) R(dpi):圖像分辨率(每英寸的點(diǎn)數(shù)) Vr(rpm):多角形電才幾^:4爭(zhēng)H N:多面反射鏡表面凄t量
沖艮據(jù)上述7>式，印字速度、分辨率與多面反射鏡表面數(shù)量、多 角電機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)成比例。因此，為了實(shí)現(xiàn)高速化和高分辨率，需要 增加多面反射鏡表面數(shù)量或者提高多角電機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)。
但是，現(xiàn)有的一般的底部照明掃描光學(xué)系統(tǒng)中，射入多面反射 鏡的光束的主掃描方向(多面反射鏡的掃描方向，下同)的寬度小 于多面反射鏡的主掃描方向的單一反射面的寬度，從而反射所有的
入射光束?！断竺嫔系墓馐睆脚cF值(f-number)成比例。當(dāng)將成 像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離設(shè)定為f、多面反射鏡面上的主掃描光束的 直徑r沒定為D時(shí)，可以以Fn=f/D來(lái)表示F號(hào)石馬Fn。因jt匕，為了實(shí) 現(xiàn)高畫質(zhì)化而需要縮小像面上的光束直徑時(shí)，必須加大多面反射鏡 面上的主掃描光束的直徑。因此，為了實(shí)現(xiàn)高速化和高分辨率化而 增加多面反射鏡的表面數(shù)量時(shí)，需要加大多面反射鏡的體積。
并且，若高速旋轉(zhuǎn)大型化的多面反射鏡，則施加給多面反射鏡 的電才幾的負(fù)荷變大，電才幾的成本升高。并且，噪音、振動(dòng)、熱的產(chǎn) 生變大，因此需要采取對(duì)應(yīng)的措施。因此，頂部照明型的掃描光學(xué) 系統(tǒng)較有效。在頂部照明型的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，射入多面反射鏡的 光束的主掃描方向?qū)挾缺榷嗝娣瓷?竟面的主掃描方向的寬度寬。因 此，即〗吏在以下的情況下也可以縮小多面反射4竟的直徑由于在反 射面的整個(gè)表面上反射光束，所以為了實(shí)現(xiàn)高速化、高分辨率化而 增加了反射面凄史量且確^呆了多面反射《竟上的光束直徑。因此，由于 可以降低與多角電機(jī)相對(duì)的負(fù)荷，所以可以降低成本。
并且，由于基于頂部照明型的掃描光學(xué)系統(tǒng)的多面反射4竟的直 徑較小，且可以增加面數(shù)，因此多面反射鏡的形狀接近圓形，空氣 阻力變小，并且即使高速旋轉(zhuǎn)多面反射鏡，也可以降低噪音、振動(dòng) 和熱的產(chǎn)生。通過(guò)頂部照明掃描光學(xué)系統(tǒng)，可以通過(guò)噪音、4展動(dòng)的 降低而消除或者減少玻璃等對(duì)策部件。因此，頂部照明掃描光學(xué)系 統(tǒng)可以帶來(lái)減少成本的效果。并且，通過(guò)頂部照明掃描光學(xué)系統(tǒng)， 可以實(shí)王見高"f盾多不(duty cycle )。例i口在Laser Scanning Notebook ( Leo Beiser著，SPIE OPTICAL ENGINEERING PRESS )中記載了有關(guān) 頂部照明掃描光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)容。
另一方面，為了將外殼小型化且高精度地制造，偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系 統(tǒng)的各光學(xué)部件(構(gòu)成偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的主要部件)需要相對(duì)于外 殼的水平基準(zhǔn)面被水平配置。但是，若射入多面反射鏡的射入光束 相對(duì)于多面反射4竟的反射面傾斜，則需要相對(duì)于外殼的水平基準(zhǔn)面 傾斜配置偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的各光學(xué)部件。據(jù)此，在實(shí)際安裝上，外 殼的副掃描方向(與主掃描方向正交的水平基準(zhǔn)面的法線方向)的 尺寸變大。
并且，當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)小型化而在偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)配置折疊式反 射鏡時(shí)，由于無(wú)法相對(duì)于同 一平面水平配置偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué) 部件，因此存在容易產(chǎn)生制造誤差的缺點(diǎn)(問(wèn)題點(diǎn))。
并且，當(dāng)相對(duì)于外殼的水平基準(zhǔn)面水平配置偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)， 并將多面反射鏡上游的折疊式反射鏡配置成沿對(duì)應(yīng)于主掃描方向 的方向、以及對(duì)應(yīng)于副掃描方向的方向相對(duì)于入射的光束傾斜反射 面時(shí)，產(chǎn)生光束以光束的光軸為中心S走轉(zhuǎn)的i見象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供將外殼小型化且對(duì)以光束光軸為中心 的座標(biāo)的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)歪斜)進(jìn)行校正的光掃描裝置、圖像形成裝置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明一個(gè)方面涉及的光掃描裝置包括 偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將從光源射出的光束整形為失見定的截面形狀；光 掃描單元，通過(guò)排列在旋轉(zhuǎn)方向上的多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn)入射光束，并 在掃描對(duì)象物上進(jìn)行掃描；以及折疊式反射鏡，通過(guò)反射面偏轉(zhuǎn)由 上述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)整形后的光束，并引導(dǎo)至上述光掃描單元的反 射面，其中，上述光掃描單元的反射面與上述折疊式反射鏡的反射 面具有如下位置關(guān)系對(duì)通過(guò)上述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)整形后的光束被
上述折疊式反射鏡偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的以上述整形后的光束的光軸為中 心的旋轉(zhuǎn)傾斜(旋轉(zhuǎn)失真)進(jìn)行校正。
并且，本發(fā)明的另一方面涉及的圖像形成裝置包括光掃描裝 置；感光體，通過(guò)由上述光掃描裝置掃描的光束形成靜電潛像；以 及顯影單元，對(duì)形成在上述感光體上的靜電潛像進(jìn)行顯影，其中， 上述光掃描裝置包括偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將從光源射出的光束整形 為夫見定的截面形狀；光掃描單元，通過(guò)排列在旋轉(zhuǎn)方向上的多個(gè)反 射面偏轉(zhuǎn)入射光束，并在掃描對(duì)象物上進(jìn)4亍掃描；以及折疊式反射 4竟，通過(guò)反射面偏轉(zhuǎn)由上述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)整形后的光束，并引導(dǎo) 至上述光掃描單元的反射面，其中，上述光掃描單元的反射面與上 述折疊式反射4竟的反射面具有如下位置關(guān)系對(duì)通過(guò)上述偏轉(zhuǎn)前光 學(xué)系統(tǒng)整形后的光束被上述折疊式反射鏡偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的以上述整 形后的光束的光軸為中心的旋轉(zhuǎn)傾斜進(jìn)行校正。


圖l是作為包括本實(shí)施方式涉及的光掃描裝置的圖像形成裝置 的數(shù)字復(fù)印裝置的示意圖2是表示包括光掃描裝置的數(shù)字復(fù)印裝置的驅(qū)動(dòng)電路的一例 的概略框圖3是i兌明光掃描裝置的構(gòu)成的相無(wú)略圖4是用于定義透4竟面形狀的座標(biāo)系統(tǒng)的 一 例的示意圖5是用于定義透鏡面形狀的定義式中所采用的參數(shù)的示意
圖6是用于定義透4竟面形狀的定義式的一例的示意圖；以及
圖7是用于說(shuō)明通過(guò)折疊式反射鏡(folding mirror)反射的光 束的座標(biāo)被旋轉(zhuǎn)的立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。并且，下面將 多面反射鏡的掃描方向稱為主掃描方向，將后述的水平基準(zhǔn)面(基 準(zhǔn)面)的法線方向稱為副掃描方向。在圖像形成裝置中，光學(xué)系統(tǒng) 中的副掃描方向?qū)?yīng)于轉(zhuǎn)印材料的輸送方向，主掃描方向表示轉(zhuǎn)印 材津+面內(nèi)的垂直于輸送方向的方向。并且， <象面表示轉(zhuǎn)印材料面， 成l象面表示線束實(shí)際成^f象的面。
圖l是作為具有本實(shí)施方式涉及的光掃描裝置的圖像形成裝置 的數(shù)字復(fù)印機(jī)的示意圖。
如圖1所示，數(shù)字復(fù)印機(jī)l包括例如作為圖像讀取單元的掃描 部10 、以及作為圖 <象形成單元的打印部20。
掃描部10包括形成為可沿圖1的箭頭方向移動(dòng)的第一承載器 (carriage) 11、 乂人動(dòng)于第一承載器11而移動(dòng)的第二承載器l2、向 來(lái)自第二承載器12的光賦予規(guī)定的成像特征的光學(xué)透鏡13、對(duì)由 光學(xué)透鏡13賦予失見定成像特征的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換之后輸出電信號(hào) 的光電轉(zhuǎn)換元件14、用于4呆存原稿D的原稿臺(tái)15、以及朝原稿臺(tái) 15^妄壓原稿D的原稿固定蓋16等。
第一7fc載器11上"i殳置有照明原稿D的光源17、以及將通過(guò)光 源17》文射的光一皮照明(照射)后從原稿D反射的反射光向第二承 載器12反射的反射鏡18a。
在第二承載器12上包括將從第一承載器11的反射鏡18a傳送 的光彎曲90。的反射鏡18b、以及將^皮反射鏡18b彎曲90。的光進(jìn)一 步彎曲90°的反射鏡18c。
-故原稿臺(tái)15載置的原稿D纟皮光源17照射，并反射分布有對(duì)應(yīng) 于有無(wú)圖像的光的明暗的反射光。該原稿D的反射光作為原稿D 的圖像信息，經(jīng)由反射鏡18a、 18b和18c,入射至光學(xué)透鏡13。
被導(dǎo)向光學(xué)透鏡13的來(lái)自原稿D的反射光通過(guò)光學(xué)透鏡13會(huì) 聚在光電轉(zhuǎn)換元件(CCD傳感器)14的受光面上。
下面，當(dāng)從未圖示的操作面板或者外部裝置輸入有開始形成圖 像的指示時(shí)，通過(guò)未圖示的承載器驅(qū)動(dòng)用的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，第一承載 器11和第二承載器12臨時(shí)移動(dòng)到相對(duì)于原稿臺(tái)15具有^L定的位 置關(guān)系的起始(home)位置。然后，第一承載器11和第二承載器 12以身見定的速度沿原稿臺(tái)15移動(dòng)，,人而原稿D的圖1象信息、即/人 原稿D反射的圖像光以沿反射鏡18a延伸的方向即主掃描方向的規(guī) 定的寬度被切出(sliced)后向反射鏡18b反射。
關(guān)于與反射4竟18a延伸方向垂直的方向、即副掃描方向，以通 過(guò)反射鏡18a切出的寬度為單位，依次取出圖像信息，從而原稿D 的所有圖像信息被導(dǎo)至CCD傳感器14。此外，從CCD傳感器14 輸出的電信號(hào)為模擬信號(hào)，其通過(guò)未圖示的A/D轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)，并作為圖像信號(hào)臨時(shí)存儲(chǔ)在未圖示的圖像存儲(chǔ)器中。
如上所述，^皮原稿臺(tái)15載置的原稿D的圖^f象通過(guò)CCD傳感器 14被轉(zhuǎn)換成例如8位的數(shù)字信號(hào)，其中，該8位的數(shù)字信號(hào)相對(duì)于 沿反射鏡18a延伸方向的每行在未圖示的圖像處理部中表示圖像明暗。打印部20包括使用圖3和圖7在后面說(shuō)明的作為曝光裝置的 光掃描裝置21、以及可以在作為被圖像形成介質(zhì)的記錄用紙P上形 成圖<象的電子照片方式的圖<象形成部22。
圖i象形成部22包括鼓狀的感光體(下面稱為感光鼓)23，其 中，該感光體23通過(guò)<吏用圖2 i兌明的主電才幾23A進(jìn)4亍旋轉(zhuǎn)，以使_ 其外周面以失見定的速度移動(dòng)，且通過(guò)/人光掃描裝置12照射激光束 L，從而形成對(duì)應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)、即原稿D的圖像的靜電潛像。并且， 圖像形成部22包括向感光鼓23的表面賦予^見定極性的表面電位的 帶電裝置24、以及向通過(guò)光掃描裝置21形成的感光鼓23上的靜電 潛像選一奪性地供纟會(huì)作為可—見化材料的色調(diào)劑，從而進(jìn)行顯影的顯影 裝置25。
并且，圖像形成部22還包括向通過(guò)顯影裝置25形成在感光鼓 23的外周上的色調(diào)劑圖像賦予規(guī)定的電場(chǎng)從而將其轉(zhuǎn)印至記錄用 紙P上的轉(zhuǎn)印裝置26、以及從與感光鼓23之間的靜電吸附解放(從 感光鼓23)并分離通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置轉(zhuǎn)印有色調(diào)劑圖像的記錄用紙P、 以及記錄用紙P和感光鼓23之間的色調(diào)劑的分離裝置27。并且， 圖像形成部22包括清除殘留在感光鼓23的外周面上的轉(zhuǎn)印殘留色 調(diào)劑且將感光鼓23的電位分布恢復(fù)至由帶電裝置24供給表面電位 之前的狀態(tài)的清潔裝置28等。
此外，沿著感光鼓23S走轉(zhuǎn)的箭頭方向，依次排列帶電裝置24、 顯影裝置25、轉(zhuǎn)印裝置26、分離裝置27以及清潔裝置28。并且， 來(lái)自光掃描裝置21的激光束L入射至帶電裝置24和顯影裝置25 之間的感光l支23上的失見定4立置X上。
通過(guò)掃描部10 /人原稿D讀耳又的圖<象4言號(hào)在未圖示的圖<象處理 部中，通過(guò)用于例如4侖廓沖交正或者顯示中間調(diào)的灰階處理等處理而 被轉(zhuǎn)換為印字信號(hào)。并且，通過(guò)掃描部IO從原稿D讀取的圖像信
號(hào)轉(zhuǎn)換為激光調(diào)制信號(hào)，其中，該激光調(diào)制信號(hào)用于將從光掃描裝
置21的下面"^兌明的光源(激光元件)41 ;故射的激光束的光強(qiáng)度轉(zhuǎn) 變?yōu)樵谕ㄟ^(guò)帶電裝置24賦予有規(guī)定的表面電位的感光鼓23的外周 上可以記錄靜電潛像的強(qiáng)度和不記錄潛像的強(qiáng)度中的任一個(gè)。
光掃描裝置21的下面所示的光源14根據(jù)上述的激光調(diào)制信號(hào) 而被進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，且光源14發(fā)光，以便對(duì)應(yīng)規(guī)定的圖像數(shù)據(jù)， 在感光鼓23的規(guī)定位置上記錄靜電潛像。來(lái)自該光源41的光通過(guò) 光掃描裝置21內(nèi)的下面說(shuō)明的作為偏轉(zhuǎn)裝置的多面反射鏡50而向 與掃描部10的讀耳又線同一方向的主掃4苗方向偏4爭(zhēng)，并^皮照射到感 光鼓23的外周上的^見定位置X上。
然后，通過(guò)感光鼓23以規(guī)定速度朝箭頭方向旋轉(zhuǎn)，從而與掃 描部10的第 一承載器11和第二承載器12沿原稿臺(tái)15移動(dòng)相同地， 通過(guò)多面反射鏡50依次偏轉(zhuǎn)的來(lái)自光源14的激光束L以每行的方 式在感光鼓23的外周上以身見定間隔:帔曝光。
這樣，在感光鼓23的外周上形成有對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的靜電潛像。
形成在感光鼓23的外周上的靜電潛像通過(guò)來(lái)自顯影裝置25的 色調(diào)劑顯影，通過(guò)感光鼓23的旋轉(zhuǎn)纟皮輸送到與轉(zhuǎn)印裝置26對(duì)置的 位置上，且通過(guò)來(lái)自轉(zhuǎn)印裝置26的電場(chǎng)轉(zhuǎn)印到通過(guò)供紙輥30和分 離輥31從用紙盒29中耳又出一張且通過(guò)定位輥(aligning roller) 32 調(diào)整定時(shí)(timing)后被供給的記錄用紙P上。
通過(guò)分離裝置27,轉(zhuǎn)印有色調(diào)劑圖像的記錄用紙P和色調(diào)劑一 起被分離，并通過(guò)輸送裝置33引導(dǎo)至定影裝置34。被引導(dǎo)至定影裝置34內(nèi)的記錄用紙P在通過(guò)來(lái)自定影裝置34 的熱和壓力定影色調(diào)劑(色調(diào)劑圖像)之后，通過(guò)排紙輥35排出 至托盤36。
另一方面，通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置26使色調(diào)劑圖像(色調(diào)劑)轉(zhuǎn)印到 記錄用紙P上后的感光鼓23連續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果是，與清潔裝 置28對(duì)置，從而可以清除殘留在外周上的轉(zhuǎn)印殘留色調(diào)劑(殘留 色調(diào)劑)。并且，感光鼓23恢復(fù)至由帶電裝置24供給表面電位之 前狀態(tài)的初始狀態(tài)，/人而可以形成后續(xù)的圖4象。
通過(guò)重復(fù)上述的處理，從而可以進(jìn)行連續(xù)的圖像形成動(dòng)作。
如上所述，放置在原稿臺(tái)15上的原稿D通過(guò)掃描部10被讀取 圖像信息，讀取的圖像信息通過(guò)打印部20被轉(zhuǎn)換為色調(diào)劑圖像并 被輸出到記錄用紙P，從而進(jìn)行復(fù)印。
此外，雖然在上述的i兌明中，以圖^f象形成裝置是數(shù)字復(fù)印才幾為 例，但是也可以是例如不包括圖像讀取部的打印裝置。
圖2是示出了包括在后述的圖3 (a)和圖3 (b)所示的光掃 描裝置21的數(shù)字復(fù)印裝置1的驅(qū)動(dòng)電路的一例的概略框圖。
作為主控制裝置的CPU 101上連4妄有存儲(chǔ)有*見定的動(dòng)作*見則 和原始數(shù)據(jù)的ROM (讀出專用存儲(chǔ)器)102、臨時(shí)存儲(chǔ)輸入的控制 數(shù)據(jù)的RAM 103、以及保存來(lái)自CCD傳感器14的圖像數(shù)據(jù)或者從 外部裝置供給的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)后面說(shuō)明的圖像處理電路輸出圖 像數(shù)據(jù)的圖像(共有)RAM 104。
并且，在CPU 101上連4妻有即^f吏通過(guò)備用電池(battery backup ) 向數(shù)字復(fù)印裝置l供給的電力一皮切斷時(shí)，也可以保存到此為止已存 儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的NVM(非易失存4諸器)105、以及對(duì)存儲(chǔ)在圖l象RAM 104
中的圖像數(shù)據(jù)附加規(guī)定的圖像處理并輸出至后面說(shuō)明的激光驅(qū)動(dòng)
器的圖^象處理裝置106等。
在CPU 101上還連接有使光掃描裝置21的光源41發(fā)光的激光 驅(qū)動(dòng)器121、用于驅(qū)動(dòng)使多面反射鏡50旋轉(zhuǎn)的多角電機(jī)(polygon motor ) 50A的多角電才幾馬區(qū)動(dòng)器122、以及用于馬區(qū)動(dòng)主電才幾23A的主 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器123等，其中，該主電機(jī)23A用于驅(qū)動(dòng)感光鼓23和附 帶的用紙(被轉(zhuǎn)印部件)的輸送機(jī)構(gòu)等。
圖3 (a)和圖3 (b)是用于說(shuō)明光掃描裝置21的結(jié)構(gòu)的概略 圖。此外，圖3 (a)是/人與主掃描方向正交的方向 見察"^列在光掃 描裝置21所包括的光源41與感光鼓23 (掃描對(duì)象物)之間的光學(xué) 元件，同時(shí)將基于反射鏡的折疊展開并進(jìn)行說(shuō)明的概略平面圖，其 中，上述主掃描方向是與從多面反射鏡50向感光鼓23的激光束L -故掃描的方向平行的方向。并且，圖3 (b)是表示與圖3 (a)所 示的方向、即主掃描方向正交，且外殼的水平基準(zhǔn)面70是7jc平面 的扭無(wú)略截面圖。
如圖3 (a)和圖3 (b)所示，光掃描裝置21包括偏轉(zhuǎn)前光學(xué) 系統(tǒng)40,其中，該偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)40包括射出例如780nm的激光 束(光束)L的光源41、將乂人光源41射出的激光束L的截面光束 形狀轉(zhuǎn)換為聚焦光的透4竟42、將通過(guò)透4竟42的激光束L的光量(光 束寬度)限制在失見定大小的孔徑(aperture ) 43、以及為了將通過(guò)孔 徑43 一皮限制光量的激光束L的截面形狀調(diào)整為身見定的截面束形狀 (在本實(shí)施方式中，例如調(diào)整為橢圓形狀，^f旦是并不限定形狀)而 4又在副牙34騶方向貝武予正肯fe量(power)的一主面透4竟(cylindrical lens) 44。
并且，光掃描裝置21包括通過(guò)反射面偏轉(zhuǎn)由偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng) 整形后的激光束L并向多面反射鏡50的反射面引導(dǎo)的折疊式反射 鏡45。
并且，光掃描裝置21包括多面反射4竟50(光掃描單元)，其中， 該多面反射4竟50通過(guò)排列在自身旋轉(zhuǎn)方向上的多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn)通 過(guò)折疊式反射鏡45引導(dǎo)的激光束L，使其在感光鼓23 (掃描對(duì)象 物)上掃描。此外，對(duì)角鏡50與以規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)的多面反射鏡電 才幾50A形成為一體。
在多面反射鏡50與感光鼓23之間設(shè)置有成像光學(xué)系統(tǒng)60，其 中，該成像光學(xué)系統(tǒng)60沿感光鼓23的軸線方向，大致直線狀地成 像被多面反射鏡50的各反射面連續(xù)反射的激光束L。
成像光學(xué)系統(tǒng)60包括成像透鏡(通常稱為fB透鏡)61以及防 塵玻璃62等，其中，該成像透鏡61在使照射在感光鼓23上時(shí)的 感光鼓23上的位置與多面反射鏡50的各個(gè)反射面的旋轉(zhuǎn)角度成比 例的同時(shí)，在圖1所示的曝光位置X上，將被多面反射鏡50的各 個(gè)反射面連續(xù)反射的激光束L從感光鼓23的長(zhǎng)度(軸線)方向的 一端向另一端進(jìn)行照射，并基于多面反射鏡50旋轉(zhuǎn)的角度，可以 提供具有規(guī)定關(guān)系的聚焦性，以便即使在感光鼓23上的長(zhǎng)度方向 的4壬意4立置上，者卩可以變?yōu)槭б姸ǖ慕孛婀馐睆?，該防塵3皮璃62 用于防止漂浮在圖像形成部22內(nèi)的色調(diào)劑、灰塵或者紙屑等蔓延 至光掃描裝置21的未圖示的外殼內(nèi)。
此外，從光掃描裝置21內(nèi)的光源41直至感光鼓23為止的激 光束L的光路通過(guò)未圖示的多個(gè)反射鏡等，在光掃描裝置21的未 圖示的外殼內(nèi)被彎曲。并且，也可以通過(guò)對(duì)成像透鏡61的主掃描 方向和副掃描方向的曲率、以及多面反射鏡50與感光鼓23之間的
光路進(jìn)行的最優(yōu)化，從而可以使成像透鏡61和未圖示的反射鏡作
為整體來(lái)形成為一個(gè)單元。
在圖3 (a)和圖3 (b)所示的光掃描裝置21中，當(dāng)將射向多 面反射4竟50的每個(gè)反射面的入射激光束的主光線所沿的軸O!和成 ^象光學(xué)系統(tǒng)60的光軸OR分別沖史影在主掃描平面(水平基準(zhǔn)面)時(shí) 兩者所成的角度a為a = 5°。掃描角度卩是卩=26°。將偏轉(zhuǎn)前光學(xué) 系統(tǒng)40的光軸Op和成l象光學(xué)系統(tǒng)60的光軸OR分別沖殳影在主掃描 平面時(shí)兩者所成的角度y (規(guī)定的角度)是丫 = 34°。此外，角度a、 |3、 y的數(shù)值是4艮據(jù)光掃描裝置的框體尺寸或每個(gè)部件的配置布局而 加以確定的，并不是用于限定本實(shí)施方式。
并且，為了不適用分離用光學(xué)元件(例如，半透半反#:)來(lái)完 全分離偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)40和成〗象光學(xué)系統(tǒng)60的光^各，而在乂人副掃 描截面觀察光掃描裝置21的狀態(tài)下(圖3 (b))，將向多面反射鏡 50入射的激光束的光軸和成^f象光學(xué)系統(tǒng)的光軸OR配置為持有2°的角度。
在如圖3(a)和圖3(b)所示的光掃描裝置21中，通過(guò)透鏡 42,將從光源41放射的發(fā)散性激光束L的截面光束形狀轉(zhuǎn)換為聚 焦光或者平行光或者發(fā)散光。
截面光束形狀^皮轉(zhuǎn)換為失見定形狀的激光束L通過(guò)孔徑43，其光 束寬度和光量被設(shè)定為最佳，同時(shí)通過(guò)柱面透鏡44，僅在副掃描方 向上賦予失見定的聚焦性。由此，激光束L成為在多面反射4竟50的 各反射面上沿主掃描方向延伸的線狀。
多面反射鏡50形成為例如正12面體，其內(nèi)接圓直徑Dp形成 為例如29mm。當(dāng)將多面反射鏡50的反射面的數(shù)量為N時(shí)，多面
反射鏡50的各反射面(12面)的主掃描方向的寬幅Wp可以才艮據(jù)
以下 〉式求;得。
Wp二tan(兀/N)xDp 在該例子中，
Wp=tan(7i/12)x29 = 7.77mm。
相對(duì)于此，照射至多面反射鏡50的各個(gè)反射面的激光束L的 主掃描方向的光束寬度DL大致是32mm，與多面反射鏡50的每個(gè) 反射面的主掃描方向的寬度Wp-7.77mm相比，i殳定得較寬。在主 掃描方向上的光束寬度越寬，像面上的掃描端和掃描中心的光量的 波動(dòng)(fluctuation )越減少。
被引導(dǎo)至多面反射鏡50的各個(gè)反射面且通過(guò)多面反射鏡50的 旋轉(zhuǎn)而被連續(xù)反射從而以直線狀被掃描(偏轉(zhuǎn))的激光束L通過(guò)成 像光學(xué)系統(tǒng)60的成像透鏡61被賦予規(guī)定的成像特征，以便在感光 鼓23上，截面光束直徑至少在主掃描方向上大致均等，并且大致 直線狀成像在感光鼓23的表面上。
并且，通過(guò)成像透鏡61校正多面反射鏡50的各個(gè)反射面的旋 轉(zhuǎn)角度與成像在感光鼓23上的激光束L的成像位置、即掃描位置， 以便使其具有比例關(guān)系。因此，在整個(gè)掃描區(qū)域內(nèi)，通過(guò)成像透鏡 61在感光鼓23上以直線狀一皮掃描的激光束L的速度是一定的。此 外，成像透鏡61被賦予可以對(duì)多面反射鏡50的每個(gè)反射面相對(duì)于 副掃描方向非平行、即向每個(gè)反射面歪斜而引起的副掃描方向的掃
描位置的偏移進(jìn)4于4交正的曲率(副掃描方向曲率)。并且，也可以 對(duì)副掃描方向的像面彎曲進(jìn)行校正。為了校正這些光學(xué)特征，副掃 描方向的曲率才艮據(jù)掃描位置而改變。
圖4示出了成像透鏡61的透鏡面形狀和座標(biāo)系統(tǒng)的一例。在 為圖4的座標(biāo)系統(tǒng)情況下，成^f象透4竟61的形狀可以4艮據(jù)圖5所示 的參凄史和圖6的定義式定義。
通過(guò)使用這樣的成像透鏡61，從而多面反射鏡50的每個(gè)反射 面的旋轉(zhuǎn)角度0與成4象在感光鼓23上的激光束L的位置大致成為 比例關(guān)系，因此可以校正激光束L成像在感光鼓23上時(shí)的位置。
并且，成〗象透4竟61可以才交正多面反射4竟50的每個(gè)反射面相互 的副掃描方向的傾斜差異、即面歪斜量的偏差而引起的副掃描方向 的位置偏移。詳細(xì)而言，通過(guò)在成^象透4竟61的;敫光束入射面(多 面反射鏡50側(cè))和射出面(感光鼓23側(cè))上大致光學(xué)地設(shè)定共扼 關(guān)系，從而即使定義在多面反射鏡50的任意反射面與多面反射鏡
的情況下，也可以才交正^皮引導(dǎo)至感光鼓23上的激光束L的副掃描 方向的掃描^立置的偏移。
此外，激光束L的截面光束直徑由于依賴于光源41》文射的;敫 光束L的波長(zhǎng)，因此通過(guò)將激光束L的波長(zhǎng)"i殳定為650nm或者 630nm,或者更短的波長(zhǎng)，從而可以進(jìn)一步縮小激光束L的截面光 束直徑。
并且，通過(guò)多面反射鏡50進(jìn)行偏轉(zhuǎn)后的反射鏡由平面構(gòu)成。 民卩，4又由fB透4完進(jìn)4亍面歪殺+才交正(surface topping correction )。
份透4竟面形狀也可以是相對(duì)于主掃描軸具有^走轉(zhuǎn)對(duì)稱軸且才艮 據(jù)掃描位置的不同，副掃描方向的曲率不同的例如復(fù)曲面透鏡。因 此，副掃描方向的折射力因掃描位置而不同，可以校正掃描線的彎 曲。并且，當(dāng)副掃描方向的曲面具有S走轉(zhuǎn)對(duì)稱軸時(shí)，副掃描方向的
曲率的自由度變寬，從而可以進(jìn)一步高精確地進(jìn)行校正。fB透4竟(成
像透鏡61 )的材料采用了環(huán)烯樹脂(annular olefin resin )(塑料)。
圖7 (a)和圖7(b)是用于說(shuō)明相對(duì)于射入到折疊式反射鏡 45的光束，沿著對(duì)應(yīng)于主掃描方向的方向以及對(duì)應(yīng)于副掃描方向的 方向傾斜配置反射面的情況下，被折疊式反射4竟45反射的光束的 座標(biāo)^皮旋轉(zhuǎn)的立體圖。在圖7(a)中，通過(guò)沿對(duì)應(yīng)于主掃描方向的 方向?qū)⒎瓷涿鎯H傾斜s角度來(lái)配置折疊式反射鏡45，圖7 (b)是 在圖7 (a)的基礎(chǔ)上，沿對(duì)應(yīng)于副掃描方向(水平基準(zhǔn)面的法線) 的方向?qū)⒎瓷涿鎯A斜C角度。在圖7(b)中，當(dāng)相對(duì)于水平射入水 平基準(zhǔn)面的光束，將被折疊式反射鏡45反射的光束的對(duì)應(yīng)于主掃 描方向的方向、以及對(duì)應(yīng)于副掃描方向的方向分別設(shè)定為Y方向、 X方向時(shí)，Y方向、X方向沖目》t于7K平方向和垂直方向是傾殺+的， 可知光束的座標(biāo)僅旋轉(zhuǎn)了 S角度。
因此，本實(shí)施方式中的偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)40相對(duì)于水平基準(zhǔn)面 一皮水平配置(即，將構(gòu)成偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)40的各個(gè)主要部件、即 透鏡42、孔徑43、柱面透鏡44配置為與基準(zhǔn)面平行)，折疊式反 射鏡45被配置成相對(duì)于水平基準(zhǔn)面的法線持有C角度。并且，與 多面反射4竟50的^走4t軸垂直的平面一皮配置成相^"于水平基準(zhǔn)面^又 傾斜角度e(關(guān)于角度e,請(qǐng)參照?qǐng)D2。即，將相對(duì)于水平基準(zhǔn)面的
法線^又傾斜e角度的軸作為上述多面反射4竟的^走轉(zhuǎn)軸)。在這里，
相對(duì)于由折疊式反射《竟45反射激光束L而產(chǎn)生的座標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度 5,通過(guò)確定由多面反射鏡50反射激光束而產(chǎn)生的座標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度 為-5的這樣的e,從而校正以激光束L的光軸為中心的旋轉(zhuǎn)軸的傾 斜。通過(guò)該才t正，可以消除偏轉(zhuǎn)后的激光束中的座標(biāo)旋轉(zhuǎn)的影響。
在圖3 (a)、圖3 (b)和圖7 (a)、圖7 (b)所示的光掃描裝 置21中，折疊式反射鏡45沿對(duì)應(yīng)于副掃描方向的方向所成的角度 ^為；=0,35。。由此，以偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的激光束的軸為中心進(jìn)行
旋轉(zhuǎn)。在這里，通過(guò)將垂直于光掃描單元的旋轉(zhuǎn)軸的平面相對(duì)于水
平的基準(zhǔn)面所成的角度e設(shè)定為e = 2.67°，從而可以消除座標(biāo)旋轉(zhuǎn)
的影響，偏轉(zhuǎn)后的激光束的長(zhǎng)度方向(Y方向)與主掃描方向一致。
此外，上述各角度的數(shù)值，并不僅限于上述實(shí)施方式，還可以 才艮據(jù)光掃描裝置的一醫(yī)體尺寸和每個(gè)部件的配置布局，通過(guò)幾何計(jì)算 來(lái)力口以確定。
并且，雖然本實(shí)施方式可以適用于底部照明
(under-illumination)才34苗光學(xué)系纟克、頂吾卩照明(over-illumination ) 掃描光學(xué)系統(tǒng)中的任一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，但是在頂部照明掃描光學(xué)系 統(tǒng)中，產(chǎn)生傾斜程度更加顯著。因此，本實(shí)施方式在頂部照明掃描 光學(xué)系統(tǒng)中的歲丈果更加明顯。
雖然以指定的方式詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域沖支術(shù)人員應(yīng) 該明白在不脫離本發(fā)明的4青神和范圍的情況下，可以有多種變更和更改。
如上詳述，才艮據(jù)本發(fā)明，可以校正隨外殼的小型化產(chǎn)生的、以 光束的光軸為中心的^走轉(zhuǎn)軸的傾斜。
并且，可以將構(gòu)成偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的各主要部件相對(duì)于水平基 準(zhǔn)面平行配置，因此，與具有傾斜的配置相比，可以高精確地進(jìn)行配置。
權(quán)利要求
1. 一種光掃描裝置，其特征在于，包括:偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將從光源射出的光束整形為規(guī)定的截面形狀；光掃描單元，通過(guò)排列在旋轉(zhuǎn)方向上的多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn)入射光束，并在掃描對(duì)象物上進(jìn)行掃描；以及折疊式反射鏡，通過(guò)反射面偏轉(zhuǎn)由所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)整形后的光束，并引導(dǎo)至所述光掃描單元的反射面，其中，所述光掃描單元的反射面與所述折疊式反射鏡的反射面具有如下位置關(guān)系:對(duì)通過(guò)所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)整形后的光束被所述折疊式反射鏡偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的以所述整形后的光束的光軸為中心的旋轉(zhuǎn)傾斜進(jìn)行校正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，通過(guò)將構(gòu)成所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的主要部件配置為與基 準(zhǔn)面平^亍來(lái)構(gòu)成所述偏舉爭(zhēng)前光學(xué)系統(tǒng)，所述折疊式反射鏡的自身的反射面至少相對(duì)于所述基準(zhǔn) 面的法線傾斜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光掃描裝置，其特征在于，所述光掃描單元通過(guò)將相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的法線傾斜的 軸i殳定為所述光掃描單元的^走轉(zhuǎn)軸，乂人而4交正所述S走轉(zhuǎn)傾殺牛。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光掃描裝置，其特征在于，所述偏4爭(zhēng)前光學(xué)系統(tǒng)形成為構(gòu)成所述偏4爭(zhēng)前光學(xué)系統(tǒng) 的主要部件;陂配置，以1^更在所述掃描對(duì)象物與所述光掃描單元 的單 一反射面平4于時(shí)的由所述光掃描單元反射的光束的光軸 的所述基準(zhǔn)面上的才殳影、與所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光軸的所述 基準(zhǔn)面上的投影變?yōu)橐?guī)定的角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，射入所述光掃描單元的光束寬于所述光掃描單元的單一 反射面掃描方向的寬度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述光掃描裝置還包括成^象光學(xué)系統(tǒng)，4吏通過(guò)所述光 掃描單元掃描的光束成^f象在掃描對(duì)象物上。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求6所述的光掃描裝置，其特征在于，所述成l象光學(xué)系統(tǒng)至少包括塑料透鏡。 '
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光掃描裝置，其特征在于，所述成^f象光學(xué)系統(tǒng)是透4竟和反射4竟形成為 一體的單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光掃描裝置，其特征在于，所述成l象光學(xué)系統(tǒng)至少包4舌復(fù)曲面透4竟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)至少包括柱面透鏡。
11. 一種圖像形成裝置，其特征在于，包括光掃描裝置；感光體，通過(guò)由所述光掃描裝置掃描的光束形成靜電潛 像；以及顯影單元，對(duì)形成在所述感光體上的靜電潛像進(jìn)行顯影，其中，所述光掃描裝置包括偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將乂人光源射出的光束整形為失見定的截 面形狀；光掃描單元，通過(guò)排列在^走轉(zhuǎn)方向上的多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn) 入射光束，并在掃描對(duì)象物上進(jìn)4于掃描；以及折疊式反射鏡，通過(guò)反射面偏轉(zhuǎn)由所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng) 整形后的光束，并引導(dǎo)至所述光掃描單元的反射面，其中，所述光掃描單元的反射面與所述折疊式反射鏡的 反射面具有如下位置關(guān)系對(duì)通過(guò)所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)整形后 的光束一皮所述折疊式反射4竟偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的以所述整形后的光 束的光軸為中心的旋轉(zhuǎn)傾斜進(jìn)行校正。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成裝置，其特征在于，通過(guò)將構(gòu)成所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的主要部件配置為與基 準(zhǔn)面平4亍來(lái)構(gòu)成所述偏4爭(zhēng)前光學(xué)系鄉(xiāng)克， —所述折疊式反射鏡的自身的反射面至少相對(duì)于所述基準(zhǔn) 面的法線傾殺牛。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述光掃描單元通過(guò)將相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的法線傾斜的 軸設(shè)定為所述光掃描單元的旋轉(zhuǎn)軸，從而校正所述旋轉(zhuǎn)傾斜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述偏專爭(zhēng)前光學(xué)系統(tǒng)形成為構(gòu)成所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng) 的主要部件被配置，以便在所述掃描對(duì)象物與所述光掃描單元 的單一反射面平行時(shí)的由所述光掃描單元反射的光束的光軸 的所述基準(zhǔn)面上的投影、與所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光軸的所述 基準(zhǔn)面上的投影變?yōu)橐?guī)定的角度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成裝置，其特征在于，射入所述光掃描單元的光束寬于所述光掃描單元的單一 反射面掃描方向的寬度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述光掃描裝置還包括成^f象光學(xué)系統(tǒng)，^吏通過(guò)所述光 掃描單元掃描的光束成^f象在掃描7于象物上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述成像光學(xué)系統(tǒng)是塑料透鏡。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述成像光學(xué)系統(tǒng)是透鏡和反射鏡形成為一體的單元。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述成^象光學(xué)系統(tǒng)是復(fù)曲面透鏡。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像形成裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)至少包括柱面透4竟。
全文摘要
本發(fā)明提供了將外殼小型化且在配置為可高精度制造的基礎(chǔ)上，對(duì)以光束的光軸為中心的旋轉(zhuǎn)傾斜進(jìn)行校正的光掃描裝置及圖像形成裝置。該光掃描裝置包括偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)(40)，將從光源射出的光束整形為規(guī)定的截面形狀；多面反射鏡(50)，通過(guò)排列在旋轉(zhuǎn)方向上的多個(gè)反射面偏轉(zhuǎn)入射光束，并在掃描對(duì)象物上進(jìn)行掃描；以及折疊式反射鏡(45)，通過(guò)反射面偏轉(zhuǎn)由偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)(40)整形后的光束，并引導(dǎo)至多面反射鏡(50)的反射面，其中，多面反射鏡(50)的反射面與折疊式反射鏡(45)的反射面具有如下位置關(guān)系對(duì)通過(guò)偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)(40)整形后的光束被折疊式反射鏡(45)偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的以整形后的光束的光軸為中心的旋轉(zhuǎn)傾斜進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)G03G15/00GK101377567SQ200810210529
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
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