專利名稱：光掃描裝置、圖像形成裝置、光掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光掃描裝置，其在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各個(gè)感光面掃描來自光源的光束，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)縮小光學(xué)系統(tǒng)的配置空間及提高掃描光的光學(xué)特性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
一直以來，關(guān)于在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各個(gè)感光面掃描來自光源的光束的技術(shù)，公開有一種技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1及2)在通過光束的照射在感光體上進(jìn)行靜電潛像等圖像形成的圖像形成裝置中，以相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸保持不同傾斜角度的方式設(shè)定對(duì)多個(gè)感光體進(jìn)行光束的掃描的旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器中的多個(gè)反射面，并且，在該傾斜角度不同的每個(gè)反射面上進(jìn)行不同的感光體的掃描。
在這樣構(gòu)成的上述現(xiàn)有技術(shù)中，通過使用各反射面的反射角度不同的多面反射鏡，以一個(gè)多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作就可以進(jìn)行激光束的掃描和光路切換兩者的掃描，所以，可以實(shí)現(xiàn)因減少部件件數(shù)、減少可動(dòng)部分而引起的成本的降低，通過簡(jiǎn)化控制動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)高精度印刷等。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，有一種在偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)中配置有柱面透鏡(參照專利文獻(xiàn)1)的技術(shù)，在偏轉(zhuǎn)器反射面附近，在副掃描方向上使光會(huì)聚，在偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)中，可以認(rèn)為，在副掃描方向上，使偏轉(zhuǎn)器反射面和像面為大致共軛關(guān)系，并具有面傾斜校正功能。另一方面，在偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)中還具有不包括柱面透鏡的結(jié)構(gòu)，在這樣的結(jié)構(gòu)中，可以認(rèn)為偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)不具有面傾斜校正功能(例如，參照專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2000-2846號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開平11-218991號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開昭63-273814號(hào)公報(bào)在上述這樣的現(xiàn)有技術(shù)的光掃描技術(shù)中，公知如下結(jié)構(gòu)對(duì)于載有各不相同的顏色的顯影劑的多個(gè)感光體而言，分別對(duì)多個(gè)感光體逐個(gè)地配置一個(gè)光源，并通過這些多個(gè)光源形成潛像。但是，為了配置光學(xué)系統(tǒng)，這樣的結(jié)構(gòu)需要較大的空間，并且，從節(jié)省空間及降低成本的觀點(diǎn)來看不是優(yōu)選的。
另一方面，還公知一種將一個(gè)LD用作對(duì)多個(gè)感光體形成潛像的光源的結(jié)構(gòu)。但是，如果是這種結(jié)構(gòu)，如上所述，與對(duì)應(yīng)各感光體逐個(gè)配備光源的結(jié)構(gòu)相比，需要提高多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和LD的驅(qū)動(dòng)頻率，從而難以實(shí)現(xiàn)高速化和高精度化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題而提出，其目的在于提供一種技術(shù)，在在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各感光面掃描來自光源的光束的光掃描裝置中，實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間及降低成本，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)光掃描處理的高速化及掃描光的間距的均勻化。
為了解決上述問題，本發(fā)明涉及的光掃描裝置是一種在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各個(gè)感光面可掃描來自光源的光束的光掃描裝置，其包括多個(gè)光源，上述多個(gè)光源在與上述主掃描方向正交的副掃描方向上被配置在相互不同的位置上，同時(shí)上述多個(gè)光源的各光源可獨(dú)立地進(jìn)行閃光；偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將來自上述光源的光束整形為規(guī)定的截面形狀；以及旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器，上述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器通過由在旋轉(zhuǎn)方向上與上述多個(gè)感光體的各感光體對(duì)應(yīng)地被排列的多個(gè)反射面將在上述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)中被整形后的光束進(jìn)行反射偏轉(zhuǎn)，從而在上述主掃描方向上掃描該光束，其中，上述多個(gè)反射面的各反射面的相對(duì)于上述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角度被設(shè)定為與各反射面所對(duì)應(yīng)的感光體相適應(yīng)的角度。
而且，本發(fā)明涉及的圖像形成裝置包括上述構(gòu)成的光掃描裝置；通過由上述光掃描裝置掃描的光束形成靜電潛像的感光體；以及使形成在上述感光體上的靜電潛像進(jìn)行顯影的顯影部。
而且，本發(fā)明涉及的光掃描方法是在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各個(gè)感光面掃描來自光源的光束的光掃描方法，將在與上述主掃描方向正交的副掃描方向上被配置在相互不同的位置上的、分別可獨(dú)立地進(jìn)行閃光的多個(gè)光源射出的光束整形為規(guī)定的截面形狀，并通過旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器使該整形的光束進(jìn)行反射偏轉(zhuǎn)，從而在上述主掃描方向上使該光束進(jìn)行掃描，其中，在上述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器中，與該旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的該多個(gè)反射面的各反射面的相對(duì)于上述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角度被設(shè)定為與對(duì)應(yīng)于各反射面的感光體相對(duì)應(yīng)的角度，同時(shí)，該旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器在旋轉(zhuǎn)方向上與上述多個(gè)感光體分別對(duì)應(yīng)地排列多個(gè)反射面。
根據(jù)如上詳述的本發(fā)明，可以提供一種技術(shù)在將來自光源的光束對(duì)于多個(gè)感光體的各感光面在主掃描方向上進(jìn)行掃描的光掃描裝置中，實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間化及降低成本，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)光掃描處理的高速化及掃描光的間距的均勻化。


圖1是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的平面圖；圖2是具有本實(shí)施例的光掃描裝置的圖像形成裝置的簡(jiǎn)略構(gòu)成示意圖；圖3是本實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖；圖4是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示被導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖；圖5是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示被導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖；圖6是fθ1透鏡111的在副掃描方向上的光焦度分布的一例示意圖；圖7是fθ2透鏡112的在副掃描方向上的光焦度分布的一例的示意圖；圖8是位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；圖9是位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；圖10是位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；
圖11是位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；圖12是彩色圖像形成裝置所具備的現(xiàn)有技術(shù)的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)配置的一例示意圖；圖13是在本發(fā)明的第二實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖；圖14是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖；圖15是放大圖14中的fθ透鏡附近的圖；圖16是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；圖17是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；圖18是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；圖19是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源的光束主光線的間隔、和光軸方向上的位置之間的關(guān)系示意圖；
圖20是本實(shí)施例的fθ透鏡110’的副掃描方向上的光焦度分布的示意圖；圖21是在副掃描方向上向本實(shí)施例的柱面透鏡120y的入射面入射的光線入射位置的示意圖；圖22是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示第三實(shí)施例的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的平面圖；圖23是具備有本實(shí)施例的光掃描裝置的圖像形成裝置900的簡(jiǎn)略構(gòu)成示意圖；圖24是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示本實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的光路圖；圖25是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖；圖26是放大圖25中的fθ透鏡附近的圖；圖27是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；圖28是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；圖29是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；
圖30是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；圖31是本實(shí)施例的fθ透鏡110’的副掃描方向上的光焦度分布的示意圖；圖32是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示第四實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的光路圖；圖33是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖；圖34是放大圖33中的fθ透鏡附近的圖；圖35是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；圖36是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；圖37是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；圖38是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源的光束主光線的間隔(縱軸)、和光軸方向的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖；
圖39是表示本實(shí)施例的fθ1透鏡111的副掃描方向上的光焦度分布的圖；圖40是表示本實(shí)施例的fθ2透鏡112的副掃描方向上的光焦度分布的圖；以及圖41是在本實(shí)施例中，對(duì)fθ1透鏡及fθ2透鏡中的任一透鏡面，是否用于形成自由曲面的討論結(jié)果的示意圖，其中，該自由曲面具有作用于導(dǎo)向至多個(gè)感光體的全部光束的光焦度。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(第一實(shí)施例)首先，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示本實(shí)施例的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成平面圖，圖2是具有本實(shí)施例的光掃描裝置的圖像形成裝置900的簡(jiǎn)略構(gòu)成示意圖，圖3是在本實(shí)施例的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)中的光路示意圖，圖4及圖5是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示被導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖。
如圖1及圖2所示，本實(shí)施例的光掃描裝置1構(gòu)成為包括偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)7、多面反射鏡(旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器)80及偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)A。
光掃描裝置1具有在主掃描方向上對(duì)多個(gè)感光體401y～401k的各個(gè)感光面掃描來自光源的光束的功能，通過由光掃描裝置1掃描的光束在感光體401y～401k的感光面上形成靜電潛像。由顯影部501y～501k用與各感光體相對(duì)應(yīng)的顏色的顯影劑將形成在各感光體上的靜電潛像進(jìn)行顯影。
下面，對(duì)本實(shí)施例的光掃描裝置1進(jìn)行詳細(xì)的說明。
多面反射鏡80通過在旋轉(zhuǎn)方向上分別對(duì)應(yīng)多個(gè)感光體401y～401k而被配置多個(gè)的反射面80y～80k反射偏轉(zhuǎn)入射光束，從而在主掃描方向上掃描該入射光束。而且，多面反射鏡80的多個(gè)反射面80y～80k分別相對(duì)于多面反射鏡80的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角度被設(shè)定為與對(duì)應(yīng)于各反射面的感光體相對(duì)應(yīng)的角度。在這種構(gòu)成中，多面反射鏡80的反射面的數(shù)量為顏色數(shù)量的倍數(shù)。在此，由于使用黃色(401y)、深紅色(401m)、青色(401c)及黑色(401k)四色，所以多面反射鏡80的反射面的數(shù)量變?yōu)?的倍數(shù)(4、8、12、...)。
偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)7配置有光源71，在與主掃描方向正交的副掃描方向(多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸的方向)上被配置在相互不同的位置上，同時(shí)，分別由可獨(dú)立閃光的四個(gè)LD構(gòu)成；有限透鏡(或者準(zhǔn)直透鏡)72，使來自光源71的發(fā)散光變?yōu)闀?huì)聚光、平行光或者緩慢的擴(kuò)散光；光圈(aperture)73；以及柱面透鏡74，在多面反射鏡80的附近使光束會(huì)聚。
根據(jù)這種構(gòu)成，偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)7將來自光源71的光在例如主掃描方向上整形為長(zhǎng)的截面形狀(規(guī)定的截面形狀)的光束，并導(dǎo)向多面反射鏡80，同時(shí)，在多面反射鏡80的反射面附近使光束會(huì)聚在副掃描方向上。
偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)A由塑料等的樹脂材料形成，并包括fθ1透鏡111及fθ2透鏡112，具有光焦度連續(xù)變化這樣的光焦度分布的自由曲面；柱面透鏡120y～120k，與各感光體401y～401k對(duì)應(yīng)地被設(shè)置、且入射面?zhèn)仁峭姑?；蓋玻片130，用于防止垃圾或者塵埃進(jìn)入光掃描裝置內(nèi)。
根據(jù)這種構(gòu)成，偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)A將由多面反射鏡80上的多個(gè)反射面80y～80k分別反射偏轉(zhuǎn)的光束Ly～Lk在各自不同的光路上導(dǎo)向與各反射面相對(duì)應(yīng)的感光體401y～401k的感光面上。在本實(shí)施例中，由于多面反射面80的反射面為八個(gè)面，所以當(dāng)入射到多面反射鏡的光束為一條時(shí)，通過多面反射鏡80旋轉(zhuǎn)一次就可以在各感光體上寫入四色的顏色信息。在此，由于光源71射出分別在感光面上獨(dú)立地形成靜電潛像的四條光束、即采用所謂的“多光束光學(xué)系統(tǒng)”，所以，通過多面反射鏡80旋轉(zhuǎn)一次就可以在各感光體中分別寫入8線(line)的四色的顏色信息。
而且，由于被集中到一個(gè)陣列中的光源也兼用于與各感光體相對(duì)應(yīng)的原色(黑色、青色、深紅色、黃色)的圖像形成處理，所以可以減少光學(xué)部件的件數(shù)，實(shí)現(xiàn)降低成本，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)配置空間的降低。如果對(duì)多個(gè)感光體通過由一個(gè)LD等構(gòu)成的光源來形成潛像時(shí)，為了形成四色的潛像，需要將多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)次數(shù)、LD的驅(qū)動(dòng)頻率設(shè)定為四倍，并且，難以實(shí)現(xiàn)圖像形成處理的高速化和圖像的高精度化，但是，在本實(shí)施例中，由于采用多光束光學(xué)系統(tǒng)，所以，甚至無需過多地提高多面反射鏡的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和LD的驅(qū)動(dòng)頻率就可實(shí)現(xiàn)向感光體形成靜電潛像的速度的高速化。而且，與在不同的位置上分別配置多個(gè)LD等的光源的情況相比，可以避免發(fā)生光源的配置位置的調(diào)整誤差等，還可以對(duì)提高光學(xué)特性寄予希望。
fθ1透鏡111及fθ2透鏡112的曲率在主掃描方向和副掃描方向二個(gè)方向上獨(dú)立地變化。此處的fθ1透鏡111及fθ2透鏡112相當(dāng)于共有光學(xué)元件。fθ1透鏡111及fθ2透鏡112的各個(gè)光焦度分布被設(shè)定成分配光焦度的光焦度分布，該光焦度是指對(duì)于由多面反射鏡80進(jìn)行反射偏轉(zhuǎn)、并應(yīng)該被分別導(dǎo)向多個(gè)感光體401y～401k的光束Ly～Lk，按照該光束的入射位置，由偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)A導(dǎo)向感光面的光束在該感光面上形成規(guī)定的光學(xué)特性(例如，滿足關(guān)于光束的束徑、掃描線彎曲的程度、與掃描范圍相對(duì)的光束的位置等規(guī)定條件的特性)。如上所述，共有光學(xué)元件具有作用于通過多面反射鏡80上的多個(gè)反射面的各反射面反射偏轉(zhuǎn)的全部光束的光滑的透鏡面。
如上所述，通過將單獨(dú)設(shè)置在每個(gè)現(xiàn)有感光體上的光學(xué)部件的一部分集中在共有光學(xué)元件中，該共享光學(xué)元件對(duì)應(yīng)該被導(dǎo)向多個(gè)感光體的全部光束分配光焦度，從而可以對(duì)降低副掃描方向上的光學(xué)部件的配置空間寄予希望。而且，由于可以減少應(yīng)該配置的光學(xué)部件的數(shù)量，所以可以避免由各光學(xué)部件的配置誤差等而引起的光學(xué)特性的劣化，同時(shí)，也可以對(duì)降低成本寄予希望。
而且，通過將單獨(dú)設(shè)置在每個(gè)感光體上的光學(xué)部件的一部分集中在光學(xué)元件中，可以將多面反射鏡的各反射面的傾斜角度設(shè)定為較小的角度，從而可以減少光學(xué)系統(tǒng)的副掃描方向上的配置空間。而且，可以抑制當(dāng)多面反射鏡的反射面的傾斜角度較大時(shí)而產(chǎn)生的非對(duì)稱型的波象差的發(fā)生，并可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)改善成像特性。進(jìn)而，通過將這樣構(gòu)成的光掃描裝置適用于圖像形成裝置，可以對(duì)圖像形成裝置的小型化及圖像形成處理中的畫質(zhì)的穩(wěn)定化寄予希望。
此外，此處的“規(guī)定的光學(xué)特性”是指在感光體的感光面上形成靜電潛像的基礎(chǔ)上優(yōu)選的光學(xué)特性。而且，通過構(gòu)成為使從偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)向多面反射鏡入射的光束會(huì)聚在反射面附近(在多面反射鏡的反射面上和感光體的感光面上，在副掃描方向上為共軛關(guān)系)，從而抑制由多面反射鏡的各反射面的傾斜而引起的副掃描方向上的光束位置的偏移(面傾斜校正)。
而且，本實(shí)施例的fθ1透鏡111及fθ2透鏡112(共有光學(xué)元件)設(shè)定為以下這種光焦度分配多面反射鏡側(cè)的副掃描方向上的合成焦點(diǎn)位置，在fθ1透鏡111及fθ1透鏡112的光軸方向上，與多面反射鏡80的反射面80y～80k相比，位于更靠近配置有多面反射鏡80的旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)。在圖4中示出包括fθ1透鏡111及fθ2透鏡112的多面反射鏡側(cè)的副掃描方向上的合成焦點(diǎn)位置的焦平面FS。此外，在圖4及圖5中，虛線表示入射來自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束側(cè)(擺角最小值時(shí))的光線及作用于該光線的透鏡截面，實(shí)線表示掃描光的擺角位置位于主掃描方向上的中央位置時(shí)的光線及作用于該光線的透鏡截面，雙點(diǎn)劃線表示不鄰接掃描范圍中的偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的一側(cè)(擺角最大值時(shí))的光線及作用于該光線的透鏡截面。在圖5中，放大示出了fθ1透鏡111及fθ2透鏡112附近。
若多面反射鏡的反射面的相對(duì)于副掃描方向的傾斜角度變大，則根據(jù)優(yōu)選的結(jié)果知道存在成像特性劣化的傾向。因此，即使是小的傾斜角，為了對(duì)于用光路分離反射鏡分離光路而獲得充分的副掃描方向距離，即使在通過fθ1透鏡及fθ2透鏡后的光路下游側(cè)，仍要確定上述的焦點(diǎn)位置，以便在副掃描方向上分離各光束(經(jīng)過共有光學(xué)元件后的光束擴(kuò)散的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行)。通過在這樣的焦平面位置上設(shè)定fθ1透鏡111及fθ2透鏡112的多面反射鏡側(cè)的副掃描方向上的合成焦點(diǎn)位置，從而可以確保配置折疊反射鏡等空間。圖6是fθ1透鏡111的副掃描方向上的光焦度分布的一例的示意圖，圖7是fθ2透鏡112的副掃描方向上的光焦度分布的一例的示意圖。
而且，偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)7將來自光源71的光整形為在主掃描方向上形成長(zhǎng)截面形狀的光束，并導(dǎo)向多面反射鏡80，同時(shí)，在與多面反射鏡80的反射面80y～80k相比光束進(jìn)行方向上游側(cè)的位置上，使來自多個(gè)光源的光束在副掃描方向上進(jìn)行交叉。
圖8～圖11是本實(shí)施例的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源(此處為第一光源和第四光源)的光束的主光線的間隔(下面稱為主光線間距離)(縱軸)、和光軸方向上的位置(橫軸)之前的關(guān)系的示意圖。在圖8～圖11中，位置P表示fθ2透鏡112的射出面位置，橫軸上的“0”表示多面反射鏡80的反射面位置。在此，圖8表示的是被偏轉(zhuǎn)到圖4中的最上面位置的光束Ly，圖9表示的是被偏轉(zhuǎn)到圖4中的從上處于第二個(gè)位置的光束Lm，圖10表示的是被偏轉(zhuǎn)到圖4中的從上處于第三個(gè)位置的光束Lc，圖11表示的是被偏轉(zhuǎn)到圖4中的最下面位置的光束Lk。
如圖8～圖11所示，根據(jù)在與反射面80y～80k相比光束進(jìn)行方向上游側(cè)的位置上，使來自多個(gè)光源的光束在副掃描方向上進(jìn)行交叉的結(jié)構(gòu)，通過fθ1透鏡111及fθ2透鏡112后的主光線間距離慢慢向縮短的方向變化，在像面位置附近，表示通過fθ透鏡的主掃描方向上的中央位置的光束中的主光線間距離的曲線向右上升，通過fθ透鏡的主掃描方向上的兩端位置的光束中的主光線間距離的曲線向右下降。在如圖8～圖11所示的關(guān)系中，通過使fθ透鏡通過后的主光線間距離平衡，可以使感光面上的光束具有適用于圖像形成的光學(xué)特性，并且，即使是在由于感光體的形狀誤差、旋轉(zhuǎn)軸的偏移(傾斜、偏心等)、損耗等而導(dǎo)致感光面的位置伴隨感光體的旋轉(zhuǎn)而向光軸方向變化的情況下，也可以抑制感光面上的光束間距(pitch)的變動(dòng)。
當(dāng)光束通過fθ1透鏡111及fθ2透鏡112后，為了不使在最終柱面透鏡并成像后的、相對(duì)于光軸方向的光束間間距變化量變大，隨著向光路下游的不斷行進(jìn)，使多條光束間的間隔不斷接近所需要的光束間間距。這有利于以下情況當(dāng)為彩色設(shè)備時(shí)，為了校正感光體上的掃描線傾斜、或者由于感光體的傾斜而引起的轉(zhuǎn)印圖像的傾斜而在折疊反射鏡上設(shè)置傾斜機(jī)構(gòu)并進(jìn)行控制，或者，抑制由于感光體直徑的誤差影響而引起生成的光路長(zhǎng)度的變化時(shí)的光束間間距的偏移的發(fā)生。
此外，fθ1透鏡111及fθ2透鏡112(共有光學(xué)元件)的副掃描方向上的光焦度被設(shè)定成從主掃描方向的中央位置越向外側(cè)遠(yuǎn)離越強(qiáng)(參照?qǐng)D6及圖7)。
位于光束行進(jìn)方向上的與fθ1透鏡111及fθ2透鏡112相比靠近下游側(cè)的柱面透鏡120上的有效焦點(diǎn)距離隨主掃描方向上的光束的入射角越大其越短。因此，為了將形成一個(gè)靜電潛像的束組在像面的束間間距保持為恒定，通過增大主掃描方向入射角變大(擺角大)時(shí)的、在fθ透鏡上的副掃描方向光焦度，并盡可能地減少在柱面透鏡120上的相對(duì)于光軸的高度，減小角度變化量(降低入射到柱面透鏡的入射面的光束的副掃描方向的位置偏移)，最終，可以在像面上確保一定的光束間間距。
而且，fθ1透鏡111及fθ2透鏡112的副掃描方向上的光焦度設(shè)定成從副掃描方向上的中央位置越向外側(cè)遠(yuǎn)離越弱(參照?qǐng)D6及圖7)。
通過共有光學(xué)元件的光束由于在副掃描方向上的何處通過共有光學(xué)元件而各有不同的光路長(zhǎng)度。根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以使到達(dá)副掃描方向上的通過位置相互不同的光束位于光路的下游側(cè)的光學(xué)元件時(shí)的光束直徑(會(huì)聚位置)大致相同，并且，可以抑制依存于副掃描方向上的通過位置的光學(xué)特性的偏差。如圖4可知，越是外側(cè)的光線，副掃描方向上的傾斜越大，實(shí)質(zhì)的光路長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
圖12是彩色圖像形成裝置所具備的現(xiàn)有的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)配置的一例的示意圖。與如圖12所示的、只配置感光鼓的數(shù)量的構(gòu)成偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的有限透鏡72J、光圈73J、柱面透鏡74J的現(xiàn)有光掃描裝置相比，可知圖1所示的本實(shí)施例的光掃描裝置的結(jié)構(gòu)有助于節(jié)省空間及降低成本。
此外，在本實(shí)施例中，雖然以兩片fθ透鏡構(gòu)成共有光學(xué)元件為例進(jìn)行了說明，但是并不僅限于此，也可以是例如通過大于等于三片的透鏡構(gòu)成。如上所述，通過由多片透鏡構(gòu)成上述共有光學(xué)元件，與由一片透鏡構(gòu)成時(shí)相比，可以將各個(gè)透鏡的透鏡面的曲率設(shè)定得平緩一些，從而便于加工，并可以有助于降低制造成本及提高加工精度。
而且，在本實(shí)施例中，雖然將構(gòu)成共有光學(xué)元件的fθ1透鏡及fθ2透鏡的各個(gè)入射面及射出面兩者設(shè)定為連續(xù)變化的光焦度分布，但是，沒有必要必須對(duì)共有光學(xué)元件的全部透鏡面設(shè)定這樣的光焦度分布。
(第二實(shí)施例)接下來，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例是上述第一實(shí)施例的變形例，只是fθ透鏡附近的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例有所不同。下面，對(duì)已經(jīng)在第一實(shí)施例中說明過的部分及相同的部分標(biāo)注了相同的符號(hào)，因此省略對(duì)其的說明。
圖13是表示本實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)上的光路的平面圖，圖14是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖，圖15是放大圖14中的fθ透鏡附近的圖。在圖14及圖15中，虛線表示來自偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)的光束入射的一側(cè)(擺角最小值時(shí))的光線及作用于該光線的透鏡截面，實(shí)線表示掃描光的擺角位置在主掃描方向上的中央位置時(shí)的光線及作用于該光線的透鏡截面，雙點(diǎn)劃線表示不鄰接掃描范圍的偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)一側(cè)(擺角最大值時(shí))的光線及作用于該光線的透鏡截面。
在本實(shí)施例中，第一實(shí)施例中的fθ1透鏡111及fθ2透鏡112被合并為一個(gè)fθ透鏡110’(共有光學(xué)元件)。由此，與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比可以減少光學(xué)系統(tǒng)的部件數(shù)量，并可有助于降低成本。
圖16～圖19是本實(shí)施例中的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向的兩端的光源(在此為第一光源及第四光源)的光束的主光線間隔(以下稱為主光線間距離)(縱軸)、和光軸方向上的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖。在圖16～圖19中，位置P表示fθ透鏡110’的射出面位置，橫軸上的“0”表示多面反射鏡80的反射面位置。在此，圖16表示的是偏轉(zhuǎn)到圖14中的最上面位置的光束Ly，圖17表示的是偏轉(zhuǎn)到圖14中的從上處于第二個(gè)位置的光束Lm，圖18表示的是偏轉(zhuǎn)到圖14中的從上處于第三個(gè)位置的光束Lc，圖19表示的是偏轉(zhuǎn)到圖14中的最下面位置的光束Lk。
圖20是本實(shí)施例中的fθ透鏡110’的副掃描方向上的光焦度分布的示意圖。圖21是表示向本實(shí)施例中的柱面透鏡120y的入射面入射副掃描方向的光線入射位置的示意圖。如同圖所示可知，在主掃描方向上的正側(cè)，通過使掃描光的擺角較大時(shí)的在fθ透鏡上的副掃描方向光焦度變大，從而可以抑制向依存于主掃描方向的掃描光的擺角的柱面透鏡的副掃描方向的光線入射位置的偏移。
(第三實(shí)施例)接下來，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例是上述第二實(shí)施例的變形例，主要是，作用于通過fθ透鏡后的光束的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例有所不同。下面，對(duì)已經(jīng)在第二實(shí)施例中說明過的部分及相同的部分標(biāo)注了相同的符號(hào)，因此省略對(duì)其的說明。
具體而言，在本實(shí)施例中，采用入射面?zhèn)葹榘济娴闹娣瓷溏R140y～140k，以代替第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中的柱面透鏡120y～120k。
圖22是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示本實(shí)施例的光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖23是具備有本實(shí)施例的光掃描裝置的圖像形成裝置900’的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意圖，圖24是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示本實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的光路的俯視圖，圖25是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示導(dǎo)向本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖，圖26是放大圖25中的fθ透鏡附近的圖。
圖27～圖30是本實(shí)施例中的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源(在此為第一光源及第四光源)的光束的主光線間隔(以下稱為主光線間距離)(縱軸)、和光軸方向上的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖。在圖27～圖30中，位置P表示fθ透鏡110’的射出面位置，橫軸上的“0”表示多面反射鏡80的反射面位置。在此，圖27表示的是偏轉(zhuǎn)到圖26中的最上面位置的光束Ly，圖28表示的是偏轉(zhuǎn)到圖26中的從上處于第二個(gè)位置的光束Lm，圖29表示的是偏轉(zhuǎn)到圖26中的從上處于第三個(gè)位置的光束Lc，圖30表示的是偏轉(zhuǎn)到圖26中的最下面位置的光束Lk。圖31是本實(shí)施例中的fθ透鏡110’的副掃描方向上的光焦度分布的示意圖。
(第四實(shí)施例)接下來，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例是上述第一實(shí)施例的變形例，主要是作用于通過fθ透鏡后的光束的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例有所不同。下面，對(duì)已經(jīng)在第一實(shí)施例中說明過的部分及相同的部分標(biāo)注了相同的符號(hào)，因此省略對(duì)其的說明。
具體而言，在本實(shí)施例中，采用入射面為凹面的柱面反射鏡140y～140k，以代替第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中的柱面透鏡120y～120k。
圖32是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下表示在本實(shí)施例的光掃描裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的光路圖，圖33是在展開反射鏡的折疊的狀態(tài)下在副掃描方向上放大表示導(dǎo)向至本實(shí)施例的光掃描裝置中的多個(gè)感光體的光束的光路圖，圖34是放大圖33中的fθ透鏡附近的圖。
圖35～圖38是表示本實(shí)施例中的、位于多個(gè)光源內(nèi)的副掃描方向上的兩端的光源(在此為第一光源及第四光源)的光束的主光線間隔(以下稱為主光線間距離)(縱軸)、和光軸方向上的位置(橫軸)之間的關(guān)系的示意圖。在圖35～圖38中，位置P表示fθ2透鏡112的射出面位置，橫軸上的“0”表示多面反射鏡80的反射面位置。在此，圖35表示的是偏轉(zhuǎn)到圖33中的最上面位置的光束Ly，圖36表示的是偏轉(zhuǎn)到圖33中的從上處于第二個(gè)位置的光束Lm，圖37表示的是偏轉(zhuǎn)到圖33中的從上處于第三個(gè)位置的光束Lc，圖38表示的是偏轉(zhuǎn)到圖33中的最下面位置偏轉(zhuǎn)的光束Lk。圖39是本實(shí)施例中的fθ1透鏡111的副掃描方向上的光焦度分布的示意圖，圖40是本實(shí)施例中的fθ2透鏡112的副掃描方向上的光焦度分布的示意圖。
圖41是表示在本實(shí)施例中，對(duì)于fθ1透鏡及fθ2透鏡中的任一透鏡面，對(duì)是否應(yīng)該形成自由曲面的討論結(jié)果的示意圖，其中，該自由曲面具有作用于導(dǎo)向至多個(gè)感光體的全部光束的光焦度。在圖41中，最上面表示使全部透鏡面的曲率變化的情況，其他表示使兩個(gè)透鏡面的曲率變化的情況，以評(píng)價(jià)系數(shù)小的順序進(jìn)行排列。評(píng)價(jià)系數(shù)是對(duì)各光學(xué)特性的、與作為目標(biāo)的光學(xué)特性之差進(jìn)行加權(quán)處理后的值的平方和。如同圖所示，當(dāng)采用本實(shí)施例所示的共有光學(xué)元件的情況下，當(dāng)使兩個(gè)透鏡面的曲率變化時(shí)，可知使多面反射鏡側(cè)的透鏡面的曲率變化的結(jié)構(gòu)具有卓越的光學(xué)特性。
雖然通過指定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是，本領(lǐng)于技術(shù)人員應(yīng)該明白只要不背離本發(fā)明的精神和范圍，可以對(duì)其進(jìn)行各種變更和改善。
附圖標(biāo)記7偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)80 多面反射鏡110 fθ透鏡 111 fθ1透鏡112 fθ2透鏡 120y～120k柱面透鏡140y～140k多面反射鏡
權(quán)利要求
1.一種光掃描裝置，可在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各個(gè)感光面掃描來自光源的光束，包括多個(gè)光源，所述多個(gè)光源在與所述主掃描方向正交的副掃描方向上被配置在相互不同的位置上，同時(shí)所述多個(gè)光源的各光源可獨(dú)立地進(jìn)行閃光；偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將來自所述光源的光束整形為規(guī)定的截面形狀；以及旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器，所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器通過由在旋轉(zhuǎn)方向上與所述多個(gè)感光體的各感光體對(duì)應(yīng)地被排列的多個(gè)反射面將在所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)中被整形后的光束進(jìn)行反射偏轉(zhuǎn)，從而在所述主掃描方向上掃描該光束，其中，所述多個(gè)反射面的各反射面的相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角度被設(shè)定為與各反射面所對(duì)應(yīng)的感光體相適應(yīng)的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)將來自光源的光整形為規(guī)定的截面形狀并導(dǎo)向所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器，同時(shí)，在所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的反射面的附近在副掃描方向上使光束會(huì)聚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光掃描裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)在與所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的反射面相比靠近光束行進(jìn)方向上游側(cè)的位置上使來自所述多個(gè)光源的光束在副掃描方向上進(jìn)行交叉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其中，光掃描裝置包括偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)，所述偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)將通過所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器中的多個(gè)反射面的各反射面反射偏轉(zhuǎn)的光束導(dǎo)向與各反射面相對(duì)應(yīng)的感光體的感光面上，所述偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)包括用于分配光焦度的共有光學(xué)元件，所述光焦度是指對(duì)于被所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器反射偏轉(zhuǎn)的、應(yīng)該被導(dǎo)向所述多個(gè)感光體的各感光體的光束，對(duì)應(yīng)所述光束的入射位置，由所述偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)向所述感光面的光束在所述感光面上形成規(guī)定的光學(xué)特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其中，所述規(guī)定的光學(xué)特性是光束的光束直徑、掃描線的彎曲程度及相對(duì)于掃描范圍的光束的位置中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其中，所述共有光學(xué)元件的所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器側(cè)的焦點(diǎn)在所述共有光學(xué)元件的光軸方向上，位于與所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的反射面相比靠近配置有所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其中，所述共有光學(xué)元件的副掃描方向上的光焦度被設(shè)定成離主掃描方向上的中央位置越向外側(cè)光焦度越強(qiáng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其中，所述共有光學(xué)元件的副掃描方向上的光焦度被設(shè)定成離副掃描方向上的中央位置越向外側(cè)光焦度越弱。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其中，所述共有光學(xué)元件包括在光軸方向上排列的多個(gè)透鏡，所述多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)透鏡中的、至少一個(gè)透鏡面分配光焦度，其中，光焦度是指對(duì)于被所述旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器反射偏轉(zhuǎn)的、應(yīng)該被導(dǎo)向所述多個(gè)感光體的各感光體的光束，對(duì)應(yīng)所述光束的入射位置，由所述偏轉(zhuǎn)后光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)向所述感光面的光束在所述感光面上形成規(guī)定的光學(xué)特性。
10.一種圖像形成裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的光掃描裝置；通過由所述光掃描裝置掃描的光束形成靜電潛像的感光體；以及將形成在所述感光體上的靜電潛像進(jìn)行顯影的顯影部。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在主掃描方向上對(duì)于多個(gè)感光體的各感光面掃描來自光源的光束的光掃描裝置中，實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間及降低成本，可以實(shí)現(xiàn)光掃描處理的高速化及掃描光的間距的均勻的技術(shù)。包括多個(gè)光源，在與主掃描方向正交的副掃描方向上配置在相互不同的位置上，分別可獨(dú)立閃光；偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)，將來自光源的光束整形為規(guī)定的截面形狀；以及旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器，通過由在旋轉(zhuǎn)方向上與多個(gè)感光體的各感光面對(duì)應(yīng)地被排列的多個(gè)的反射面將在偏轉(zhuǎn)前光學(xué)系統(tǒng)中被整形后的光束進(jìn)行反射偏轉(zhuǎn)，從而在主掃描方向上掃描該光束，多個(gè)反射面的各反射面的相對(duì)于旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角度被設(shè)定為與各反射面所對(duì)應(yīng)的感光體相適應(yīng)的角度。
文檔編號(hào)G03G15/00GK101082701SQ20071011060
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
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