CN101059597A - 多束扫描单元和具有这种多束扫描单元的成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多束扫描单元以及包括这种多束扫描单元的成像装置，其中，在成像表面上，多个成像束之间不出现光学干涉。所述多束扫描单元包括：光单元，其具有多个用于发射激光束的发光点；以及光单元控制器，其用于控制所述多个发光点，使得相邻发光点不同时启动发光。偏束器将每个发光点发射的激光束偏转到感光介质上。

Description

多束扫描单元和具有这种多束扫描单元的成像装置

技术领域

本发明涉及一种多束扫描单元和具有这种多束扫描单元的成像装置。更具体地说，本发明涉及一种多束扫描单元以及包括这种多束扫描单元的成像装置，其中，在成像表面上，多个成像束之间不出现光学干涉。

背景技术

多束扫描单元通过使用具有多个发光点的光源来同时扫描多个扫描线。因此，偏束器的驱动速度，例如旋转多面镜每分钟的转数(RPM)，相对于使用单一光束的单束扫描单元来说被降低，并可表现处与单束扫描单元相同的扫描性能或比单束扫描单元的扫描性能更优秀的扫描性能。因此，爱多束扫描单元中，即使在高转数的情况下也可以执行高速打印，并且由于偏束器的驱动速度被降低，可以实现具有高性能、低噪音的装置。结果，多束扫描单元被用于成像系统，例如激光打印机、数字复印机和传真机。

多束扫描单元包括具有多个发光点的半导体激光器，所述多个发光点可被独立控制并从所述发光点发射多束激光束。多束扫描单元使得半导体激光器的各发光部分之间的距离很小，从而控制多个扫描线之间的距离，所述扫描线在预定范围内同时形成在感光介质上。另外，除所述半导体激光器以外的构件，例如，可类似于用于扫描单一激光束的单束扫描单元中的情况，设置准直透镜、旋转多面镜、f-θ透镜。

由于光量的改变，在传统多束扫描单元中出现光学干涉。

图1是由激光光源1发射的行进光束的示意图，所述激光光源1具有第一和第二发光部分3和5，它们都独立地发射激光束。参考图1，由于瞬时串馈(cross-talk)，在激光光源1的高速操作过程中会出现由第一和第二发光部分3和5中的每一个发射的激光束的相位连接，从而在两个激光束的重叠部分中出现相长干涉或相消干涉。激光束之间的干涉促使感光介质的成像表面上的光学能量变得比预定值更大或更小。这引发打印过程中的图像密度差异，从而降低了打印质量，例如打印图像成斑。

日本专利No.2005-55538(名为“多束激光发射打印和成像装置”，2005年3月3日出版)公开了一种为了防止由上述激光束之间的干涉引起的图像劣化的传统结构。用于重叠高频信号的高频振荡电路附加到多束光源的至少一个发光部分上，使得纵向振荡增加而激光束之间的干涉被抑制。当附加了高频振荡电路以通过这种方式抑制激光束之间的干涉时，需要设置高于约300MHz的用于高频振荡的电路。因此，电路单元的结构变得复杂且成本增加。

因此，需要一种具有可基本防止光学干涉的多束扫描单元的成像装置。

发明内容

本发明的示范性实施例提供一种多束扫描单元以及具有这种多束扫描单元的成像装置，其中，改进了光源控制结构，从而可在不提供校准电路或额外的调整机构的情况下抑制激光束之间的光学干涉。

根据本发明的一方面，一种多束扫描单元包括：光单元，其具有多个用于发射激光束的发光点；以及光单元控制器，其用于控制所述多个发光点，使得相邻发光点不同时启动发光。偏束器将每个发光点发射的激光束偏转到感光介质上。

所述发光点设置成大致垂直于由偏束器扫描的光束形成的扫描平面。

所述光单元可构造成使得所述多个发光点包括在一个光源中。

所述光单元可包括多个光源，每个光源具有至少一个发光点。

所述光单元可包括三个或更多个发光点，且所述光单元控制器可控制所述光单元，使得不相邻的发光点大致同时启动发光。

所述光单元控制器可控制所述多个发光点，使得相邻发光点的发光时段的预定部分彼此重叠。

所述光单元可包括三个或更多个光源，且所述光单元控制器可控制所述光单元，使得不相邻的光源大致同时启动发光。

根据本发明的另一方面，一种成像装置包括：具有感光介质的显影单元；以及多束扫描单元，其通过在感光介质上扫描激光束来形成静电潜像。转印单元对应于所述显影单元并将显影单元中形成的图像转印到打印介质上。定影单元将转印的图像定影在打印介质上。所述多束扫描单元包括：光单元，其具有多个用于发射激光束的发光点；以及光单元控制器，其用于控制所述多个发光点，使得相邻发光点不同时启动发光。偏束器将每个发光点发射的激光束偏转到感光介质上。

本发明的其他目的、优点和显著特征将通过以下结合附图的具体描述而显见，所述附图示出本发明的示范性实施例。

附图说明

本发明的上述和其它特点和优点将通过下面结合附图对其实施例的详细描述而更加显见。所述附图中：

图1是由于传统多束扫描单元的干涉而引起光量改变的示意图；

图2是根据本发明示范性实施例的多束扫描单元的光学装置的示意性透视图；

图3是图2中示出的多束扫描单元在子扫描方向中的光束路径的示意性正视图；

图4A和图4B分别示出当具有两个发光点的光源设置在大致垂直于扫描平面的方向中时，发光点和两光束在待扫描的表面上的成像位置的设置；

图4C示出当采用具有三个发光点的光源时，设置在大致垂直于扫描平面的方向中的第一至第三个发光点的设置关系；

图5A至5D示出根据本发明示范性实施例的发光点的开/关控制与根据对照例的发光点的开/关控制的图示比较；

图6A至6C示出根据本发明示范性实施例的发光点的开/关控制与根据对照例的发光点的开/关控制的图示比较；

图7A是根据本发明另一示范性实施例的多束扫描单元的光源设置的示意性透视图；

图7B示出第一和第二光源的设置关系，其中，具有发光点的两个光源设置在大致垂直于扫描平面的方向中；以及

图8是根据本发明示范性实施例的成像装置的局部截面图的示意性正视图。

在全部附图中，相同的标记代表相同的部件、组件和结构。

具体实施方式

图2是根据本发明示范性实施例的多束扫描单元的光学装置的示意性透视图。图3是图2中示出的多束扫描单元在子扫描方向中的光束路径的示意性正视图。图4A和图4B分别示出当对应于图2中的多束扫描单元的具有两个发光点的光源设置成相对于扫描平面成预定角度时(例如，光单元设置成大致垂直与扫描平面)，发光点和两光束在待扫描的表面上的成像位置的设置。

参考图2、3、4A和4B，多束扫描单元在感光介质50上扫描光，在该感光介质上，沿箭头D所示的方向移动要被曝光的表面。所述多束扫描单元包括：光单元15，其发射多个激光束，所述激光束在子扫描方向Y中彼此分开预定间隙；光源控制器10，其控制光单元15；以及偏束器30，其在感光介质50的主扫描方向中偏转和扫描从光单元15发出的每个激光束。

具有以上结构的多面镜装置可用作偏束器30。该多面镜装置包括驱动源31和可转动地安装在驱动源31上的多面镜35。该多面镜35包括形成在多面镜35侧面上的反射面35a，并被转动和驱动，且偏转和扫描入射光。偏束器30不限于具有以上结构的多面镜装，全息盘式偏束器或偏转和扫描入射光束的电控反射镜(Galvanomirror)型扫描装置也可用作偏束器30。

还可在光单元15和偏束器30之间的光路径上设置准直透镜21和圆柱形透镜23。准直透镜21将从光单元15发出的多束光聚焦成平行光束或会聚光束。圆柱形透镜23在对应于主扫描方向X和/或子扫描方向Y的方向中将通过准直透镜21的光束聚焦成入射光，从而在偏束器30上线性地形成入射光束。圆柱形透镜23包括至少一个透镜。

另外，多束扫描单元还可包括f-θ透镜41和同步信号检测单元。

f-θ透镜41设置在偏束器30和感光介质50之间。f-θ透镜41包括至少一个透镜，并将由偏束器30偏转的光束以不同放大倍数校正至主扫描方向X和子扫描方向Y，从而图像可形成在感光介质50上。

同步信号检测单元接收一部分从光单元15发出的光束，并用于水平地同步扫描光束。为了到达这端，同步信号检测单元包括：同步信号检测传感器29，其接收由偏束器30偏转并经过f-θ透镜41的部分光束；反射镜25，其设置在f-θ透镜41和同步信号检测传感器29之间并改变入射光束的前进路径；以及聚焦透镜27，其聚焦从反射镜25反射的光束。

另外，还可在f-θ透镜41和感光介质50之间设置反射镜45。反射镜45反射来自偏束器30的光束，用以在将被曝光的感光介质50的表面上形成扫描线L₁和L₂。

光单元15包括多个发光点，所述发光点由光单元控制器10来控制其开/关，并响应图像信号来分别发射激光束。这样，从光单元15发出的激光束以多个激光束的形式沿子扫描方向Y被扫描至感光介质50将被曝光的表面上。

在本示范性实施例中，为了便于解释，现在将描述具有第一和第二发光点15a和15b的光单元15。光单元15可包括沿横向方向发射激光束的边射型激光二极管(EELD)或在基底顶表面上发射激光束的垂直腔面发射激光器，例如半导体激光器。

所述第一和第二发光点15a和15b之间的距离，即光源间距P，可以在100μm之内，例如约14μm。以这种方式设置光源间距P的原因如下。

同时照射在感光介质50上的第一和第二扫描线L₁和L₂之间的距离由多个发光点的相邻发光点之间的距离P决定，该距离表示光源之间的间距，即第一发光点15a的中心和第二发光点15b的中心之间的距离P。下面将描述扫描光学系统的光学放大。

例如，在分辨率为600dpi的多束扫描单元中，由扫描线L₁和L₂形成在感光介质50上的成像点B₁的中心和成像点B₂的中心之间的距离应为大约42μm(＝1英寸/600点)。因此，当扫描光学系统在子扫描方向Y中的光学放大被设计为常规扫描光学系统的三倍时，光源间距约为14μm(＝42μm/3)。扫描光学系统在子扫描方向Y中光学放大表示形成在感光介质50上的两个成像点B₁和B₂之间的距离P’与第一发光点15a的中心和第二发光点15b的中心之间沿Y方向的距离P的比率。

另外，第一和第二发光点15a和15b设置在光单元15的发射表面上的一条直线L_s1上。直线L_s1相对于由偏束器30扫描的光束形成的扫描平面P_S形成预定角度。第一和第二发光点15a和15b设置在光学干涉的范围内的直线L_s1上。例如，直线L_s1可大致垂直于扫描平面P_S。

即使当光单元15包括三个或多个发光点时，如图4C所示，所有发光点都设置在上述直线L_s1上。这样，当发光点设置成相对于扫描平面P_S倾斜以使得在相邻发光点之间不发生光学干涉时，在主扫描方向X中，会产生相邻发光点的扫描起始位置之间的不同。然而，通过如图4A和4C设置发光点，不会产生上述不同。因此，具有以下优点：光学构件的设计(下面将要描述)被简化，并且不需要额外的用于校正上述差异的电路。

当第一和第二发光点15a和15b如上所述设置时，形成在感光介质50上的两个成像点B₁和B₂设置成紧靠彼此，以使得两成像点部分彼此重叠，如图4B所示。因此，在传统多束扫描单元中，可能出现两束光之间的光学干涉。当采用具有三个发光点15c、15d和15e的光学单元15时也会出现这个现象，其中，所述三个发光点15c、15d和15e沿直线L_s1设置，该直线L_s1为沿大致垂直于扫描平面P_S的方向中的部分，如图4C所示。

本发明的示范性实施例的特征在于：当形成可能彼此空间重叠的两个成像点B₁和B₂时，使用光单元控制器10的光单元15的控制机构被改进，且防止了相邻光束之间的光学干涉。

现在将参考图5A至5D和图6A至6C更具体地描述发光点按图4A和4C所示设置的情况。

图5A至5D示出根据本发明示范性实施例的发光点的开/关控制与根据对照例的发光点的开/关控制的图示比较。

图5A示出传统1点开/关控制。参考图5A，在根据对照例的发光点开/关控制中，在时间段t₁的过程中，发光点被驱动，该时间段为1点工作时间，没有发光点分类。

图5B示出根据本发明示范性实施例的第一发光点15a和15c的1点开/关控制。图5C示出第二发光点15b和15d的1点开/关控制。图5D示出第三发光点15e的1点开/关控制。参考图5B至5C，光单元控制器(图2中的10)独立地开/关控制所述多个发光点15a至15e，使得相邻的发光点不同时启动发光。

参考图4A、5B和5C，光单元控制器控制多个发光点15a和15b，使得第一和第二发光点15a和15b不同时启动发光。即，光单元控制器在时间段t₁₁控制第一发光点15a，且在时间端t₁₂控制第二发光点15b，其中，所述t₁₁为开启控制时间t₁的前一半，而t₁₂为开启控制时间t₁的后一半。

参考图4C、5B、5C和5D，光单元控制器控制多个发光点15c、15d和15e，使得第一和第二发光点15c和15d不同时启动发光。即，光单元控制器在时间段t₁₁控制第一发光点15c，且在时间端t₁₂控制第二发光点15d，其中，所述t₁₁为开启控制时间t₁的前一半，而t₁₂为开启控制时间t₁的后一半。类似地，光单元控制器控制多个发光点15c至15e，使得第二发光点15d和第三发光点15e不同时启动发光。

另外，当光单元控制器10包括三个或更多发光点时，所述光单元控制器10控制发光点使得没有相邻的发光点同时启动发光。例如，参考图4C，光单元控制器10控制所述发光点，使得第一发光点15c和第三发光点15e基本同时启动发光。即，光单元控制器10控制所述发光点使得第三发光点15e的开启控制时间t₁₃的启动位置和时段与第一发光点15c的开启控制时间t₁₁的启动位置和时段相同。

图6A至6C示出根据本发明示范性实施例的发光点的开/关控制与根据对照例的发光点的开/关控制的图示比较。

图6A示出传统1点开/关控制的一实例。参考图6A，构件对照例的发光点开/关控制在时间段t₂的过程中，开启驱动发光点，该时间段为1点工作时间，没有发光点分类。

图6B示出根据本发明示范性实施例的第一发光点15a的1点开/关控制。图6C示出第二发光点15b的1点开/关控制。参考图6A和6C，光单元控制器(图2中的10)独立地开/关控制所述多个发光点15a和15b，使得相邻的发光点，即第一发光点15a和第二发光点15b不同时启动发光。即，光单元控制器10在时间段t₂₁控制第一发光点15a，且在时间端t₂₂控制第二发光点15b，其中，所述t₂₁为开启控制时间t₂的前一半，而t₂₂为开启控制时间t₂的后一半。这与图5B至5D示出的开/关控制中的情况相同。在本示范性实施例中，与图5B至5D不同，光单元控制器10可控制第一和第二发光点15a和15b，使得在预定时间段t_s中第一发光点15a的发射时间和第二发光点15b的发射时间彼此重叠。即，光单元控制器10控制第一和第二发光点15a和15b，使得在时间段t_s中，开启控制时间t₂的前一半时段t₂₁的终点部分与后一半时段t₂₂的前端部分彼此重叠。此时，根据形成待扫描表面的感光介质50的光学密度，可将从第一和第二发光点15a和15b发射的光的重叠时间选择为具有各种值。

如上所述，发光点设置为大致垂直于扫描平面。其中的光不干涉的发光点被控制为同时启动发光。相邻发光点被控制为在彼此不同的预定时间段后启动发光。结果，不会在从每个发光点发出的光之间出现光学干涉。而且，由于所述发光点设置为大致垂直于扫描平面，在扫描启动位置中不出现差别。另外，即使当相邻发光点设置成以预定角度倾斜并设置为间隔一间距时，也可应用本发明所述示范性实施例，其中，在所述间隔中发生干涉。在扫描启动位置中引发干涉的相邻发光点所在的间隔处不会出现很大的差异。因此，具有以下优点：不需要额外的用来校正光学偏差的机械结构或电路。

图7A是根据本发明另一示范性实施例的多束扫描单元的光源设置的示意性透视图。图7B示出第一和第二光源的设置关系，其中，具有发光点的两个光源设置在大致垂直于扫描平面的方向中。

图7A的多束扫描单元不同于图2中示出的用于发射激光束的光单元17的结构中的多束扫描单元。图7A中的其它构件与图2中大致相同。因此，省略对这些构件的具体描述。

光单元17在感光介质(图2中50)上扫描光，在该感光介质上，待曝光的表面被移动。光单元17发射多个激光束，该激光束沿子扫描方向以预定间隙彼此分离。

光单元17包括多个光源，所述光源由光单元控制器10控制其开/关并分别对应于图像信号来发射激光束。在本示范性实施例中，为了方便解释，现在将描述第一和第二光源18和19。第一和第二光源18和19为半导体激光器，并且可为边射型激光二极管(EELD)或垂直腔面发射激光器。

第一和第二光源18和19中的每一个具有用于发射激光束的发光点，即，第一和第二发光点18a和19a。所述第一和第二发光点18a和19a之间的距离，即光源间距P，可以在100μm之内，例如约14μm。第一发光点18a和第二发光点19a设置在光单元17的发射表面上的一条直线L_s2上。直线L_s2可相对于由偏束器(图2中的30)扫描的光束形成的扫描平面P_S形成预定角度或大致垂直于该扫描平面P_S。以这种方式设置的第一和第二发光点18a和19a以与参考图5A至5D和6A至6C所描述的情况大致相同的方式被驱动和控制。

图7A和7B示出具有第一和第二光源18和19的光单元17，所述第一和第二光源18和19都具有一个发光点。然而，这只是一个示例。所述第一和第二光源18和19中的每一个可为具有多个发光点的光源。另外，沿一条直线L_s2设置的三个或更多个光源可被用作光单元17。

图8是根据本发明示范性实施例的成像装置的截面图。参考图8，成像装置包括：机壳110，安装在机壳110中的显影单元160，用于形成静电潜像的多束扫描单元140，用于转印形成在显影单元160中的图像的转印单元173，以及用于将转印的图像定影在打印介质上的定影单元175。

机壳110形成所述成像装置的外形。排出单元180设置在机壳110外，其中，排出的打印介质M码放在所述排出单元180上。另外，供应单元120设置在机壳110内，使得该供应单元可安装至机壳或从机壳卸下，其中，待供应的打印介质M被码放在所述供应单元120上。通过供应单元120供应的打印介质M经过传输路径131沿显影单元160的方向被传输。

供应单元120包括用来自动供应打印介质M的第一供应部分121和用来人工供应打印介质M的第二供应部分125。第一供应部分121设置在机壳110内并通过转动第一传送辊122来供应叠放的打印介质M。第二供应部分125安装在机壳110外并通过转动第二传送辊126经传输路径131供应打印介质M。

传输路径131设置在机壳110内。通过供应单元120供应的打印介质M经传输路径131被传输，并包括多个传输辊133和135。仅通过传输路径131的第一和第二供应部分121和125供应的路径被分为两部分，而用于成像的路径和排出路径为单条路径。

显影单元160包括：调色剂容器161，其中容纳有预定颜色的调色剂T；以及成像部分，所述调色剂T从调色剂容器161供应至该成像部分，且该成像部分用于成像。

所述成像部分包括：响应由多束扫描单元140扫描的多束激光束L的感光介质163，将感光介质163充电至预定电压的充电器165，设置成面对感光介质163并将静电潜像中的调色剂显影在感光介质163上的显影辊167，以及将调色剂T供应至显影辊167的供应辊169。

多束扫描单元140将光扫描至感光介质163上，使得静电潜像可形成在感光介质163上。多束扫描单元140包括：光单元(图2中的15)、偏束器141和f-θ透镜145。这里，光单元15具有多个用于发射激光束的发光点。所述多个发光点设置成大致垂直于由偏束器141扫描的光束形成的扫描平面。光单元控制器(图2中的10)独立地开/关控制每个发光点。即，光单元10控制所述发光点，使得相邻的发光点不同时启动发光。这样，光单元10控制所述发光点，使得光不干涉的发光点同时启动发光。控制相邻的发光点以使其在预定的不同的时间间隔处启动发光。结果，可以大致防止从每个发光点发出的光之间出现光学干涉。该多束扫描单元140的结构和理论与前面所述的图2中示出的多束扫描单元的结构和理论相同，因此省略对其的具体描述。

转印单元173设置成面对感光介质163，并处于以下状态：经传输路径131传输的打印介质定位在转印单元173和感光介质163之间。转印单元173将形成在感光介质163上的图像转印至供应的打印介质上。被转印单元173转印到打印介质上的图像被定影单元175定影。

具有上述结构的多束扫描单元和具有该多束扫描单元的成像装置采用具有以下结构的光单元，在该结构中，可同时发射多束激光束，且每个发光点设置为大致垂直于扫描平面，使得在扫描启动位置中不出现差异。

另外，光单元控制器控制所述发光点，使得光不干涉的发光点同时启动发光。控制相邻的发光点使其在预定的不同的时间间隔处启动发光。结果，可以大致防止从每个发光点发出的光之间出现光学干涉。

因此，不需要额外的用于校正光学差异的机械结构或电路，从而，整个结构可更加紧凑。

虽然已经参考本发明的示范性实施例具体地示出和描述了本发明，本领域技术人员应当理解：在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对这些实施例做出各种变化。

本申请要求2006年4月18日在韩国专利局提交的韩国专利申请No.10-2006-0035069的优先权，其整体说明在此引为参考。

Claims (18)

1.一种多束扫描单元，其包括：

光单元，其具有多个用于发射激光束的发光点；

光单元控制器，其用于控制所述多个发光点，使得相邻发光点不同时启动发光；以及

偏束器，其将每个发光点发射的激光束偏转到感光介质上。

2.如权利要求1所述的多束扫描单元，其中，所述多个发光点设置成相对于由偏束器扫描的光束形成的扫描平面倾斜预定角度。

3.如权利要求1所述的多束扫描单元，其中，所述多个发光点设置成大致垂直于由偏束器扫描的光束形成的扫描平面。

4.如权利要求1所述的多束扫描单元，其中，所述光单元构造成使得所述多个发光点包括在一个光源中。

5.如权利要求1所述的多束扫描单元，其中，所述光单元包括多个光源，每个光源具有至少一个发光点。

6.如权利要求4所述的多束扫描单元，其中，所述光单元包括三个或更多个发光点。

7.如权利要求6所述的多束扫描单元，其中，所述光单元控制器控制所述光单元，使得不相邻的发光点大致同时启动发光。

8.如权利要求1所述的多束扫描单元，其中，所述光单元控制器控制所述多个发光点，使得相邻发光点的发光时段的预定部分彼此重叠。

9.如权利要求5所述的多束扫描单元，其中

所述光单元包括三个或更多个光源；以及

所述光单元控制器控制所述光单元，使得不相邻的光源大致同时启动发光。

10.一种成像装置，其包括：

具有感光介质的显影单元；

多束扫描单元，其通过在感光介质上扫描激光束来形成静电潜像；

转印单元，其对应于所述显影单元并将显影单元中形成的图像转印到打印介质上；以及

定影单元，其将转印的图像定影在打印介质上，

其中，所述多束扫描单元包括：

光单元，其具有多个用于发射激光束的发光点；

光单元控制器，其用于控制所述多个发光点，使得相邻发光点不同时启动发光；以及

偏束器，其将每个发光点发射的激光束偏转到感光介质上。

11.如权利要求10所述的成像装置，其中，所述多个发光点设置成相对于由偏束器扫描的光束形成的扫描平面倾斜预定角度。

12.如权利要求10所述的成像装置，其中，所述多个发光点设置成大致垂直于由偏束器扫描的光束形成的扫描平面。

13.如权利要求10所述的成像装置，其中，所述光单元构造成使得所述多个发光点包括在一个光源中。

14.如权利要求10所述的成像装置，其中，所述光单元包括多个光源，每个光源具有至少一个发光点。

15.如权利要求13所述的成像装置，其中，所述光单元包括三个或更多个发光点。

16.如权利要求15所述的成像装置，其中，所述光单元控制器控制所述光单元，使得不相邻的发光点大致同时启动发光。

17.如权利要求10所述的成像装置，其中，所述光单元控制器控制所述多个发光点，使得相邻发光点的发光时段的预定部分彼此重叠。

18.如权利要求14所述的成像装置，其中

所述光单元包括三个或更多个光源；以及

所述光单元控制器控制所述光单元，使得不相邻的光源大致同时启动发光。

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