專利名稱：光掃描裝置及圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在被掃描面上使光束沿主掃描方向掃描的光掃描裝置，以及使用該裝置來形成靜電潛像的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
使用這種光掃描裝置的裝置例如有激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)以及傳真裝置等圖像形成裝置。例如在專利文獻(xiàn)1中，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)而調(diào)制的激光束通過準(zhǔn)直透鏡、第一柱面透鏡及反射鏡向偏轉(zhuǎn)器入射并被偏轉(zhuǎn)。更具體地說，專利文獻(xiàn)1中記載的裝置如下構(gòu)成。
在該光掃描裝置中，使從半導(dǎo)體激光器射出的激光束通過準(zhǔn)直透鏡及柱面透鏡，從而將其整形為截面形狀為在主掃描方向延伸的橫長橢圓形的激光束。然后，該激光束沿著主掃描平面向偏轉(zhuǎn)器的反射鏡入射。
在該裝置中，為了消除特別是在將多面反射鏡或者檢流計(jì)鏡用作偏轉(zhuǎn)器時(shí)而產(chǎn)生的各種問題，使用了利用微加工技術(shù)而制造的偏轉(zhuǎn)器。即，利用光刻技術(shù)與蝕刻技術(shù)，將水晶、玻璃、硅等基板加工成在框架內(nèi)一體地形成了激勵(lì)線圈、反射鏡及鋼弦的光偏轉(zhuǎn)鏡。然后，在裝備了該光偏轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)器中，通過向激勵(lì)線圈施加電壓使得反射鏡繞著與主掃描方向大體垂直的擺動(dòng)軸擺動(dòng)，并使入射到反射鏡的激光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
然后，被偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)了的激光束通過掃描透鏡及第二柱面透鏡在成像體(相當(dāng)于本發(fā)明的“潛像載體”)上成像。如此，在成像體上形成與圖像數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的靜電潛像。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開昭63-279220號(hào)公報(bào)(第6頁、圖2、圖3)。
然而，在使用了利用微加工技術(shù)而制造的偏轉(zhuǎn)器的光掃描裝置中，為實(shí)現(xiàn)光掃描的高速化，需要提高反射鏡的擺動(dòng)速度。為了滿足該要求，使相當(dāng)于本發(fā)明“可動(dòng)部件”的反射鏡的重量輕很重要。但是，在專利文獻(xiàn)1所述的裝置中，在主掃描方向上，需要將反射鏡設(shè)計(jì)成比反射鏡上的激光束的直徑長得足夠多。即，在以往裝置中，由于采用了激光束沿著主掃描平面向反射鏡入射的結(jié)構(gòu)，因而即使當(dāng)反射鏡的擺動(dòng)角θ為零時(shí)，激光束在主掃描平面中也會(huì)相對(duì)于反射鏡的法線有角度地入射。此時(shí)，反射鏡斜著截切激光束，為了反射整個(gè)光束，就需要在主掃描方向上比光束直徑大的反射面。另外，如果考慮反射鏡向激光束的入射角增大的方向擺動(dòng)的情形，則由于反射鏡截切激光束的角度進(jìn)一步變?yōu)殇J角，因而需要更大的反射面。這對(duì)于高速化來說是一個(gè)很大的障礙。
此外，主掃描方向上的反射鏡變長，不只是單單產(chǎn)生反射鏡的重量增大的問題，而且還產(chǎn)生了被驅(qū)動(dòng)繞著擺動(dòng)軸擺動(dòng)的反射鏡的慣性力矩增大的問題。因此，對(duì)于反射鏡的高速擺動(dòng)來說很不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其目的在于提供一種能夠使光束在被掃描面上高速掃描的光掃描裝置以及使用了該裝置的圖像形成裝置。
本發(fā)明為一種在被掃描面上使光束在主掃描方向掃描的光掃描裝置，為達(dá)到上述目的，其包括偏轉(zhuǎn)單元，其一體地形成了可動(dòng)部件和支承部件，其中該可動(dòng)部件為在主掃描方向延伸的細(xì)長形狀并具有偏轉(zhuǎn)鏡面，該支承部件繞著與主掃描方向大體正交的擺動(dòng)軸擺動(dòng)自如地支承可動(dòng)部件，偏轉(zhuǎn)單元驅(qū)動(dòng)可動(dòng)部件繞著擺動(dòng)軸擺動(dòng)，從而將入射到偏轉(zhuǎn)鏡面的光束偏轉(zhuǎn)；光源，用于射出光束；第一光學(xué)系統(tǒng)，將來自光源的光束整形為在主掃描方向延伸的細(xì)長截面形狀，并自偏轉(zhuǎn)鏡面的正面一側(cè)與偏轉(zhuǎn)鏡面的面法線成銳角而從擺動(dòng)軸方向入射到偏轉(zhuǎn)鏡面；和第二光學(xué)系統(tǒng)，將被偏轉(zhuǎn)鏡面偏轉(zhuǎn)的光束在被掃描面上成像。
在如此構(gòu)成的發(fā)明中，來自光源的光束通過第一光學(xué)系統(tǒng)被整形為在主掃描方向延伸的細(xì)長截面形狀，并向繞著擺動(dòng)軸擺動(dòng)的可動(dòng)部件的偏轉(zhuǎn)鏡面入射。由此，光束被偏轉(zhuǎn)鏡面偏轉(zhuǎn)而在主掃描方向掃描。這里，由于光束是從偏轉(zhuǎn)鏡面的正面一側(cè)入射的，因而當(dāng)偏轉(zhuǎn)鏡面的擺動(dòng)角為零時(shí)，在主掃描平面上入射光束相對(duì)于偏轉(zhuǎn)鏡面的入射角為零。另外，如果偏轉(zhuǎn)鏡面的擺動(dòng)角增大，則雖然在主掃描平面上偏轉(zhuǎn)鏡面截切入射光束的角度為銳角，但是其角度值也比現(xiàn)有裝置大。因此，為覆蓋預(yù)定掃描范圍所要求的偏轉(zhuǎn)鏡面在主掃描方向上的尺寸比現(xiàn)有裝置小，其結(jié)果是，可以使主掃描方向上的可動(dòng)部件的長度較小。此外，將從第一光學(xué)系統(tǒng)向偏轉(zhuǎn)鏡面入射的光束整形為在主掃描方向延伸的細(xì)長截面形狀，并隨之將可動(dòng)部件加工成在主掃描方向延伸的細(xì)長形狀。即，與主掃描方向大體正交的擺動(dòng)軸方向(副掃描方向)上的可動(dòng)部件的寬度減小，可動(dòng)部件的重量被減輕。因此，可以使可動(dòng)部件比現(xiàn)有裝置更高速、且更穩(wěn)定地?cái)[動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)光束的高速掃描。


圖1是本發(fā)明的圖像形成裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖；圖2是表示圖1的圖像形成裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是安裝在圖1中的圖像形成裝置中的曝光單元的主掃描截面圖；圖4是安裝在圖1中的圖像形成裝置中的曝光單元的副掃描截面圖；圖5是表示偏轉(zhuǎn)光束成像的透視圖；圖6是作為曝光單元的一個(gè)結(jié)構(gòu)要素的偏轉(zhuǎn)器的示意圖；圖7是作為曝光單元的一個(gè)結(jié)構(gòu)要素的偏轉(zhuǎn)器的示意圖；圖8是表示曝光單元及曝光控制部的結(jié)構(gòu)的框圖；圖9是表示可動(dòng)板與光束之間關(guān)系的主掃描截面圖；圖10是表示可動(dòng)板與光束之間關(guān)系的副掃描截面圖；圖11是表示光束的強(qiáng)度分布的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的圖像形成裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。此外，圖2是表示圖1中的圖像形成裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。該圖像形成裝置為所謂的四循環(huán)式彩色打印機(jī)。在該圖像形成裝置中，在按照來自用戶的成像請(qǐng)求而從主計(jì)算機(jī)等外部裝置向主控制器11提供打印指令后，按照來自該主控制器11的CPU 111的打印指令，引擎控制器10控制引擎部EG的各部，在復(fù)印紙、轉(zhuǎn)印紙、用紙以及OHP透明膠片等紙張上形成與打印指令相對(duì)應(yīng)的圖像。
在該引擎部EG中設(shè)有可在圖1的箭頭方向(副掃描方向)上自由旋轉(zhuǎn)的感光體2。此外，沿著該旋轉(zhuǎn)方向，在感光體2的周圍分別配置有充電單元3、旋轉(zhuǎn)顯影單元4以及清潔部(圖中未示出)。充電控制部103電連接在充電單元3上，以向其施加預(yù)定的充電偏壓。通過施加該偏壓使得感光體2的外周表面被均勻地充電至預(yù)定的表面電位。此外，所述感光體2、充電單元3以及清潔部一體地構(gòu)成感光體盒，感光體盒可作為一個(gè)整體相對(duì)于裝置主體5自由裝卸。
然后，從曝光單元6向通過該充電單元3充電的感光體2的外周表面照射光束L。該曝光單元6基于來自后述曝光控制部的電信號(hào)在感光體2上掃描光束L，從而形成與圖像信號(hào)相對(duì)應(yīng)的靜電潛像。如此，曝光單元6即為本發(fā)明的光掃描裝置，后面將對(duì)其結(jié)構(gòu)及動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。
如此形成的靜電潛像通過顯影單元4進(jìn)行調(diào)色劑顯影。即，在本實(shí)施方式中，顯影單元4包括旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置在軸中心上的支承框架40，以及作為相對(duì)于支承框架40可自由裝卸的盒而構(gòu)成，并在其中分別儲(chǔ)存了各色調(diào)色劑的黃色顯影器4Y、品紅色顯影器4M、藍(lán)色顯影器4C及黑色顯影器4K。然后，若基于來自引擎控制器10的顯影器控制部104的控制指令而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)顯影單元4，并且所述顯影器4Y、4C、4M、4K有選擇地與感光體2接觸，或者被定位在隔著預(yù)定間隙相對(duì)的預(yù)定的顯影位置上，則從設(shè)置在所述顯影器上并承載有所選顏色的調(diào)色劑的顯影輥44向感光體2的表面施加調(diào)色劑。由此，以選擇的調(diào)色劑顏色來顯影感光體2上的靜電潛像。
如上所述，通過顯影單元4顯影的調(diào)色劑圖像在一次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR1內(nèi)被一次轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印單元7的中間轉(zhuǎn)印帶71上。轉(zhuǎn)印單元7包括架設(shè)在多個(gè)輥72、73等上的中間轉(zhuǎn)印帶71，和通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輥73而使中間轉(zhuǎn)印帶71向預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部(圖中未示出)。
此外，在輥72的附近配置有轉(zhuǎn)印帶清潔器(圖中未示出)、濃度傳感器76(圖2)以及垂直同步傳感器77(圖2)。其中，濃度傳感器76與中間轉(zhuǎn)印帶71的表面相對(duì)設(shè)置，以便對(duì)形成于中間轉(zhuǎn)印帶71外周表面上的補(bǔ)丁圖像的光學(xué)濃度進(jìn)行測量。此外，垂直同步傳感器77是用于檢測中間轉(zhuǎn)印帶71的基準(zhǔn)位置的傳感器，起著垂直同步傳感器的作用，用于獲得與中間轉(zhuǎn)印帶71向副掃描方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)輸出的同步信號(hào)、即垂直同步信號(hào)Vsync。然后，在該裝置中，為了使各部的動(dòng)作時(shí)刻相一致并正確地重疊各色調(diào)色劑圖像，裝置各部的動(dòng)作是基于該垂直同步信號(hào)Vsync來進(jìn)行控制的。
另外，在將彩色圖像向紙張上轉(zhuǎn)印時(shí)，使形成于感光體2上的各色調(diào)色劑圖像在中間轉(zhuǎn)印帶71上重疊從而形成彩色圖像，并將彩色圖像二次轉(zhuǎn)印到被從紙盒8一頁頁取出并沿著搬運(yùn)路徑F而搬運(yùn)到二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2來的紙張上。
此時(shí)，為了將中間轉(zhuǎn)印帶71上的圖像正確轉(zhuǎn)印到紙張上的預(yù)定位置，對(duì)將紙張送入二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的時(shí)刻進(jìn)行管理。具體地說，在搬運(yùn)路徑F上，在二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的緊前方設(shè)置閘輥81，從而通過閘輥81與中間轉(zhuǎn)印帶71的繞轉(zhuǎn)移動(dòng)的時(shí)刻一致地旋轉(zhuǎn)，來將紙張?jiān)陬A(yù)定的時(shí)刻送入二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2。
此外，如此形成有彩色圖像的紙張經(jīng)由定影單元9及排出輥82而被搬運(yùn)到設(shè)置于裝置主體5的上表面部分的排出托盤部51。此外，當(dāng)在紙張的雙面形成圖像時(shí)，如上述那樣使在單面形成了圖像的紙張通過排出輥82而轉(zhuǎn)回移動(dòng)。從而使得紙張沿著反轉(zhuǎn)搬運(yùn)路徑FR而被搬運(yùn)。然后，在閘輥81的前面再次進(jìn)入搬運(yùn)路徑F，但此時(shí)，在二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2中與中間轉(zhuǎn)印帶71抵接并被轉(zhuǎn)印圖像的紙面，是與先前被轉(zhuǎn)印了圖像的面相反的面。如此，可以在紙張的雙面形成圖像。
另外，在圖2中，標(biāo)號(hào)113為設(shè)置于主控制器11上的圖像存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)從主計(jì)算機(jī)等外部裝置通過接口112而傳來的圖像數(shù)據(jù)，標(biāo)號(hào)106為ROM，用于存儲(chǔ)CPU 101執(zhí)行的運(yùn)算程序或者用于控制引擎部EG的控制數(shù)據(jù)等，此外，標(biāo)號(hào)107為RAM，用于暫時(shí)存儲(chǔ)CPU 101中的運(yùn)算結(jié)果或其他的數(shù)據(jù)。
圖3是表示安裝在圖1的圖像形成裝置中的曝光單元的結(jié)構(gòu)的主掃描截面圖。此外，圖4是曝光單元的副掃描截面圖。此外，圖5是表示掃描光束成像的透視圖。此外，圖6及圖7是作為曝光單元的一個(gè)結(jié)構(gòu)要素的偏轉(zhuǎn)器的示意圖。此外，圖8是表示曝光單元及曝光控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。下面，參照這些附圖，對(duì)曝光單元6的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。
該曝光單元6具有曝光框體61。另外，在曝光框體61上固定有單一的激光光源62，從激光光源62可射出光束。如圖8所示，該激光光源62與曝光控制部102的光源驅(qū)動(dòng)部102a電連接。因此，光源驅(qū)動(dòng)部102a按照?qǐng)D像數(shù)據(jù)對(duì)激光光源62進(jìn)行打開/關(guān)閉控制，從而從激光光源62射出根據(jù)圖像數(shù)據(jù)而調(diào)制的光束。如此，在本實(shí)施方式中，激光光源62相當(dāng)于本發(fā)明的“光源”。
此外，為了使來自激光光源62的光束在感光體2的表面(被掃描面)上進(jìn)行掃描曝光，在該曝光框體61的內(nèi)部設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡631、柱面透鏡632、鏡64、偏轉(zhuǎn)器65、掃描透鏡66及折返鏡67。即，來自激光光源62的光束被準(zhǔn)直透鏡631光束整形為適當(dāng)大小的平行光之后，入射到只在副掃描方向Y上具有聚光性的柱面透鏡632中。然后，該平行光只在副掃描方向Y上會(huì)聚并在偏轉(zhuǎn)器65的偏轉(zhuǎn)鏡面651附近形成線形圖像。如此，在本實(shí)施方式中，準(zhǔn)直透鏡631及柱面透鏡632起著第一光學(xué)系統(tǒng)63的作用，將來自激光光源62的光束整形為在主掃描方向X延伸的細(xì)長截面形狀，并向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射。
該偏轉(zhuǎn)器65是使用微加工技術(shù)形成的，可使被偏轉(zhuǎn)鏡面651反射的光束在主掃描方向X偏轉(zhuǎn)，所述微加工技術(shù)是指應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)將微小機(jī)械一體地形成在半導(dǎo)體基板上。更具體地說，偏轉(zhuǎn)器65如下構(gòu)成。
如圖6及圖7所示，在該偏轉(zhuǎn)器65中，單晶硅基板(下面稱為“硅基板”)652起著本發(fā)明的“支承部件”的作用，另外還通過加工該硅基板652的一部分而設(shè)置可動(dòng)板653。該可動(dòng)板653通過扭簧654而被彈性支承在硅基板652上，并繞著擺動(dòng)軸AX自由擺動(dòng)，所述擺動(dòng)軸AX在與主掃描方向X大體正交的副掃描方向Y上延伸。另外，在可動(dòng)板653的中央部分形成有鋁膜等，以作為偏轉(zhuǎn)鏡面651。另外，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，可動(dòng)板653被加工成在主掃描方向X上延伸的細(xì)長形狀，并且擺動(dòng)軸方向(副掃描方向)上的寬度Hb滿足如下不等式
Mb+1.5Ds＜Hb＜Mb+1.5Ds+2t (條件1)其中，Mb＝Ha·sinθ·tanγ。
另外，對(duì)于這點(diǎn)將在后面詳細(xì)說明。
此外，如圖7所示，在硅基板652的大體中央部設(shè)有凹部652a，使得可動(dòng)板653可繞著擺動(dòng)軸AX擺動(dòng)。另外，在凹部652a的內(nèi)底面上與可動(dòng)板653的兩端部相對(duì)的位置上分別固定有電極658a、658b(參照?qǐng)D7)。所述兩個(gè)電極658a、658b起著用于驅(qū)動(dòng)可動(dòng)板653繞著擺動(dòng)軸AX擺動(dòng)的擺動(dòng)用電極的作用。即，所述擺動(dòng)用電極658a、658b與曝光控制部102的擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)部102b電連接，通過向電極施加電壓而在該電極與偏轉(zhuǎn)鏡面651之間作用靜電吸附力，從而將偏轉(zhuǎn)鏡面651的一個(gè)端部吸向該電極一側(cè)。因此，如果從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)部102b向擺動(dòng)用電極658a、658b交替施加預(yù)定電壓，則可以使偏轉(zhuǎn)鏡面651以扭簧654為擺動(dòng)軸AX往復(fù)振動(dòng)。另外，如果將該往復(fù)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)頻率設(shè)為偏轉(zhuǎn)鏡面651的共振頻率，則可以增大偏轉(zhuǎn)鏡面651的振幅，使偏轉(zhuǎn)鏡面651的端部移位至接近電極658a、658b的位置。此外，由于偏轉(zhuǎn)鏡面651的端部通過共振而到達(dá)與電極658a、658b接近的位置，因而電極658a、658b也有助于偏轉(zhuǎn)鏡面651的驅(qū)動(dòng)，并可以通過端部與平面部的兩個(gè)電極使振動(dòng)維持更穩(wěn)定。
另外，在本實(shí)施方式中，是通過靜電吸附力來使偏轉(zhuǎn)鏡面651往復(fù)振動(dòng)的，但也可以通過電磁力來使之振動(dòng)。這里，對(duì)于用電磁力驅(qū)動(dòng)偏轉(zhuǎn)鏡面651的方案，由于是已經(jīng)公知的技術(shù)，故這里省去說明。
下面返回圖3及圖4繼續(xù)對(duì)曝光單元6進(jìn)行說明。如上述那樣通過偏轉(zhuǎn)器65掃描的掃描光束從偏轉(zhuǎn)器65射向感光體2，該掃描光束通過相當(dāng)于本發(fā)明的“第二光學(xué)系統(tǒng)”的掃描透鏡66及折返鏡67而在感光體2上成像，并在感光體表面上形成光斑。由此，如圖5所示，掃描光束與主掃描方向X平行掃描，從而在感光體2上，在掃描位置上形成在主掃描方向X上延伸的線形潛像。
另外，在本實(shí)施方式中，如圖3所示，來自偏轉(zhuǎn)器65的掃描光束的始點(diǎn)與終點(diǎn)被折返鏡69a～69c導(dǎo)入同步傳感器60。即，在本實(shí)施方式中，使同步傳感器60作為水平同步用讀取傳感器起作用，用于獲得主掃描方向X上的同步信號(hào)、即水平同步信號(hào)。
接著，參照?qǐng)D9至圖11對(duì)可動(dòng)板653的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖9是表示可動(dòng)板與光束之間關(guān)系的主掃描截面圖。此外，圖10是表示可動(dòng)板與光束之間關(guān)系的副掃描截面圖。在本實(shí)施方式中，按照打印分辨率對(duì)可動(dòng)板653的偏轉(zhuǎn)鏡面651的主掃描方向X上的長度Ha以及副掃描方向Y上的寬度Hb進(jìn)行如下設(shè)定。
首先對(duì)長度Ha進(jìn)行說明。來自激光光源62的光束的強(qiáng)度分布通常具有圖11所示的高斯分布，設(shè)定感光體表面(被掃描面)上的光斑直徑，使其強(qiáng)度分布約為峰值的0.5的光斑直徑與像素間距相等。因此，使用打印分辨率N如下計(jì)算感光體表面上的光斑直徑(強(qiáng)度分布為1/e2)w0。
w0＝1.7×(25.4/N)此外，偏轉(zhuǎn)鏡面651上的主掃描方向X上的光束直徑(1/e2)Dm可根據(jù)高斯光束的特性通過下式求得。
Dm=w0{1+(4λfπw02)2}1/2]]>λ激光波長f掃描透鏡66的焦距這里，設(shè)可動(dòng)板653的長度Ha為1.5倍的設(shè)計(jì)盈余，在本實(shí)施方式中設(shè)定為Ha≥1.5Dm (條件2)接著，對(duì)寬度Hb進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，如圖10所示，由于光束L是自偏轉(zhuǎn)鏡面651的正面?zhèn)扰c偏轉(zhuǎn)鏡面651的面法線NL呈銳角γ而從擺動(dòng)軸方向(這里，為圖10的下方)入射的，因而偏轉(zhuǎn)鏡面651上的光束L的入射位置伴隨著偏轉(zhuǎn)鏡面651的擺動(dòng)而在擺動(dòng)軸方向(副掃描方向Y)上發(fā)生位移。從圖9及圖10明確可知，其最大位移量Mb為Mb＝Ha·sinθ·tanγ。此外，雖然光束L通過第一光學(xué)系統(tǒng)63而在副掃描方向Y上會(huì)聚，但是為了向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射的光束L不從偏轉(zhuǎn)鏡面651向副掃描方向Y射出，就需要將副掃描方向Y上的可動(dòng)板653的寬度Hb設(shè)為一定值以上。即，如果設(shè)偏轉(zhuǎn)鏡面651上的副掃描方向Y上的光束直徑為Ds，則寬度Hb需要滿足下面的不等式
Mb+1.5Ds＜Hb。
另一方面，由于可動(dòng)板653高速擺動(dòng)，因而需要減輕可動(dòng)板653的重量，上述不等式的左邊為可動(dòng)板653的副掃描方向Y上的最小寬度，但在使用微加工技術(shù)來制造偏轉(zhuǎn)器65時(shí)，由于使用了蝕刻技術(shù)等，因而需要考慮到偏轉(zhuǎn)鏡面651的碎片等所帶來的影響。即，當(dāng)使用蝕刻技術(shù)形成可動(dòng)板653時(shí)，由于伴隨著蝕刻處理的進(jìn)行而在可動(dòng)板653的端部產(chǎn)生碎片，因而該碎片的大小與可動(dòng)板653的厚度大體成比例。因此，對(duì)于副掃描方向Y上的偏轉(zhuǎn)鏡面651的兩端只要可動(dòng)板653的厚度t具有設(shè)計(jì)盈余就足夠了。從而，副掃描方向Y上的可動(dòng)板653的寬度Hb最好滿足下面的不等式Hb＞Mb+1.5Ds+2t。
因此，在本實(shí)施方式中，將可動(dòng)板653加工成滿足上述條件1及條件2的形狀、即在主掃描方向X上細(xì)長的形狀。由此，可通過偏轉(zhuǎn)鏡面651同時(shí)實(shí)現(xiàn)光束的可靠偏轉(zhuǎn)與偏轉(zhuǎn)速度的高速化。具體地說，可以對(duì)具有如下設(shè)計(jì)條件的圖像形成裝置使用如下的偏轉(zhuǎn)器65(第一實(shí)施例及第二實(shí)施例)。另外，接著示意本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明顯然不會(huì)因?yàn)橄率鰧?shí)施例而受到限制，其能夠在適合前后所述主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)增加變化而實(shí)施，這都包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
(第一實(shí)施例)當(dāng)以如下設(shè)計(jì)條件打印分辨率N＝600dpi；掃描透鏡66的焦距f＝290mm；激光的波長λ＝650nm；可動(dòng)板653的厚度t＝0.1mm；偏轉(zhuǎn)鏡面651的最大擺動(dòng)角θ＝±20°；光束向偏轉(zhuǎn)鏡面651的入射角γ＝5°；偏轉(zhuǎn)鏡面651上的副掃描方向上的光束直徑＝100μm；來進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，從上述設(shè)計(jì)條件導(dǎo)出的各結(jié)構(gòu)要素的值為感光體表面上的光斑直徑w0＝72μm；
偏轉(zhuǎn)鏡面651上的主掃描方向上的光束直徑Dm＝3.3mm。因此，由于條件2為Ha≥1.5Dm＝4.95(mm)，所以在本第一實(shí)施例中，將可動(dòng)板653的長度Ha設(shè)為5(mm)。此外，在該可動(dòng)板653上，偏轉(zhuǎn)鏡面651上的光束L的最大位移量Mb為Mb＝Ha·sinθ·tanγ＝0.15(mm)。
因此，由于條件1為0.3＜Hb＜0.5，所以在本第一實(shí)施例中，將可動(dòng)板653的寬度Hb設(shè)為0.4(mm)。然后，當(dāng)使用如此設(shè)計(jì)的偏轉(zhuǎn)器65來構(gòu)成曝光單元6的時(shí)候，可以高速、并且穩(wěn)定地使光束L在感光體2的表面上掃描。
(第二實(shí)施例)當(dāng)以如下設(shè)計(jì)條件打印分辨率N＝1200dpi；掃描透鏡66的焦距f＝290mm；激光的波長λ＝650nm；可動(dòng)板653的厚度t＝0.3mm；偏轉(zhuǎn)鏡面651的最大擺動(dòng)角θ＝±20°；光束向偏轉(zhuǎn)鏡面651的入射角γ＝5°；偏轉(zhuǎn)鏡面651上的副掃描方向上的光束直徑＝70μm；來進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，從上述設(shè)計(jì)條件導(dǎo)出的各結(jié)構(gòu)要素的值為感光體表面上的光斑直徑w0＝36μm；偏轉(zhuǎn)鏡面651上的主掃描方向上的光束直徑Dm＝6.6mm。因此，由于條件2為Ha≥1.5Dm＝9.9(mm)，所以在本第二實(shí)施例中，將可動(dòng)板653的長度Ha設(shè)為10(mm)。此外，在該可動(dòng)板653上，偏轉(zhuǎn)鏡面651上的光束L的最大位移量Mb為Mb＝Ha·sinθ·tanγ＝0.3(mm)。
因此，由于條件1為0.405＜Hb＜1.005，所以在本第二實(shí)施例中，將可動(dòng)板653的寬度Hb設(shè)為0.7(mm)。然后，當(dāng)使用如此設(shè)計(jì)的偏轉(zhuǎn)器65來構(gòu)成曝光單元6的時(shí)候，可以高速、并且穩(wěn)定地使光束L在感光體2的表面上掃描。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，通過將來自激光光源62的光束L自偏轉(zhuǎn)鏡面651的正面一側(cè)與偏轉(zhuǎn)鏡面651的面法線NL成銳角γ而從擺動(dòng)軸方向(副掃描方向Y)向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射，從而使得光束L在主掃描方向X上掃描。如此，在本實(shí)施方式中，由于光束L從偏轉(zhuǎn)鏡面651的正面一側(cè)向偏轉(zhuǎn)器65入射，所以當(dāng)偏轉(zhuǎn)鏡面651的擺動(dòng)角為零時(shí)，主掃描平面上光束相對(duì)于偏轉(zhuǎn)鏡面651的入射角變?yōu)榱?。然后，隨著偏轉(zhuǎn)鏡面651的擺動(dòng)角θ變大，例如圖9所示，入射光束L相對(duì)于偏轉(zhuǎn)鏡面651的入射角φx變大，雖然在主掃描平面(圖9的紙面)中偏轉(zhuǎn)鏡面651截切入射光束L的角度(＝90°-φx)為銳角，但其角度值比現(xiàn)有裝置大。因此，為覆蓋預(yù)定掃描范圍所要求的偏轉(zhuǎn)鏡面651在主掃描方向X上的尺寸比現(xiàn)有裝置小，其結(jié)果是，可以使主掃描方向X上的可動(dòng)板653的長度Ha較小。此外，通過第一光學(xué)系統(tǒng)63將向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射的光束L整形為在主掃描方向X延伸的細(xì)長截面形狀，另一方面將可動(dòng)板653加工成在主掃描方向X延伸的細(xì)長形狀。即，與主掃描方向X大體正交的擺動(dòng)軸方向(副掃描方向Y)上的可動(dòng)板653的寬度Hb大幅度地減小。因此，在如此構(gòu)成的曝光單元6中，可動(dòng)板653的重量被減輕，能夠比現(xiàn)有裝置更高速且更穩(wěn)定地?cái)[動(dòng)可動(dòng)板653。其結(jié)果是，可以在感光體2的表面上使光束L高速且穩(wěn)定地進(jìn)行掃描，從而可以穩(wěn)定地進(jìn)行潛像的形成。
另外，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要不脫離其宗旨，可以進(jìn)行上述以外的各種變化。例如，在上述實(shí)施方式中，光束L是從擺動(dòng)軸方向的下方一側(cè)向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射的，但也可以是從擺動(dòng)軸方向的上方一側(cè)入射。
工業(yè)實(shí)用性雖然將本發(fā)明所述的光掃描裝置用作彩色圖像形成裝置的曝光單元，但本發(fā)明的適用對(duì)象并不僅限于此。即，可以用作在感光體等潛像載體上掃描光束而形成靜電潛像，并通過調(diào)色劑對(duì)該靜電潛像進(jìn)行顯影而形成調(diào)色劑圖像的圖像形成裝置的曝光單元。當(dāng)然，光掃描裝置的適用對(duì)象并不僅限于安裝在圖像形成裝置中的曝光單元，也可適用于所有使光束在被掃描面上掃描的光掃描裝置。
權(quán)利要求
1.一種光掃描裝置，在被掃描面上使光束在主掃描方向掃描，其特征在于，包括偏轉(zhuǎn)單元，其一體地形成有可動(dòng)部件與支承部件，其中，所述可動(dòng)部件為在所述主掃描方向延伸的細(xì)長形狀并具有偏轉(zhuǎn)鏡面，所述支承部件繞著與所述主掃描方向大體正交的擺動(dòng)軸擺動(dòng)自如地支承所述可動(dòng)部件，所述偏轉(zhuǎn)單元驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)部件繞著所述擺動(dòng)軸擺動(dòng)，從而將入射到所述偏轉(zhuǎn)鏡面的光束偏轉(zhuǎn)；光源，用于射出光束；第一光學(xué)系統(tǒng)，將來自所述光源的光束整形為在所述主掃描方向延伸的細(xì)長截面形狀，并自所述偏轉(zhuǎn)鏡面的正面一側(cè)與所述偏轉(zhuǎn)鏡面的面法線成銳角而從所述擺動(dòng)軸方向入射到所述偏轉(zhuǎn)鏡面；第二光學(xué)系統(tǒng)，將被所述偏轉(zhuǎn)鏡面偏轉(zhuǎn)的光束在所述被掃描面上成像。
2.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其中，形成所述可動(dòng)部件，使得所述擺動(dòng)軸方向上的所述可動(dòng)部件的寬度Hb滿足Mb+1.5Ds＜Hb＜Mb+1.5Ds+2t，這里，Mb為所述擺動(dòng)軸方向上的所述偏轉(zhuǎn)鏡面上的光束的最大位移量，Ds為所述偏轉(zhuǎn)鏡面上的所述擺動(dòng)軸方向上的光束直徑，t為可動(dòng)部件的厚度。
3.一種圖像形成裝置，其特征在于，其使用權(quán)利要求1或2所述的光掃描裝置在潛像載體的表面上掃描光束，從而在所述潛像載體上形成靜電潛像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可使光束在被掃描面上高速掃描的光掃描裝置及使用該裝置的圖像形成裝置。其中，來自激光光源(62)的光束與偏轉(zhuǎn)鏡面(651)的面法線(NL)成銳角(γ)而從擺動(dòng)軸方向(副掃描方向Y)向偏轉(zhuǎn)鏡面(651)入射，由此在主掃描方向(X)掃描光束。如此沿?cái)[動(dòng)軸方向使光束向偏轉(zhuǎn)鏡面(651)入射，可使主掃描方向(X)上的可動(dòng)板(653)長度較小。此外由第一光學(xué)系統(tǒng)(63)將向偏轉(zhuǎn)鏡面(651)入射的光束整形為在主掃描方向(X)延伸的細(xì)長截面形狀，另一方面將可動(dòng)板(653)加工成在主掃描方向(X)延伸的細(xì)長形狀。因此，可動(dòng)板(653)重量減輕，可比現(xiàn)有裝置更高速且穩(wěn)定地?cái)[動(dòng)可動(dòng)板(653)。
文檔編號(hào)H04N1/12GK1637458SQ20041010360
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者野村雄二郎, 井熊健 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社