CN101261365A - 光学扫描装置和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

一种光学扫描装置，包括光源、光束分割单元、偏转器和扫描光学系统。光束分割单元将来自光源的光束分割为多个光束，从而使多个光束各自入射到偏转器的任一反射表面之一，同时具有大约π/2的相位差。扫描光学系统接收来自偏转器的光束，并将各光束投射到对应的目标表面上。

Description

光学扫描装置和图像形成设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年3月9日在日本提交的日本优先权文本2007-060168及2007年10月3日在日本提交的日本优先权文本2007-259460的优先权，并通过引用结合其全部内容。

技术领域

本发明涉及光学扫描装置和包括该光学扫描装置的图像形成设备。

背景技术

随着诸如激光打印机、激光绘图器、数字复印机、传真机和多功能产品的电子照相图像形成设备在色化处理和高速处理上的进步，已经广泛地使用包括作为图像载体的多个(通常为4个)感光元件的串联型图像形成设备。举例来说，在串联型图像形成设备中，四个感光元件沿着传送记录材料的转印带(或中间转印带)配置。充电单元对感光元件充电，然后写入单元在感光元件上形成潜像，每个感光元件上各有一个潜像。显影单元随后使用不同颜色(例如黄色、洋红、青色和黑色的色粉)的显影剂，将潜像显影为可视图像。不同颜色的可视图像被叠加，并转印到由转印带(或中间转印带)传送的记录材料上，从而形成彩色图像。

一些使用单鼓中间转印系统的电子照相彩色图像形成设备只包括一个感光元件。在单鼓中间转印系统中，以每个彩色图像的颜色数，例如四次，旋转感光元件，从而各颜色的图像依次转印到中间转印构件上作为叠加图像。此后，叠加图像整体转印到记录材料上。然而，在这种图像形成设备中，为了形成全色图像，需要将感光元件旋转四次，这会使其生产率低于串联型图像形成设备。

因此，串联型图像形成设备可以实现比单鼓图像形成设备更高的处理速度和更高的生产率。然而，在串联型图像形成设备中，写入单元通过使用包括对应于各感光元件的光源的光学扫描单元，在多个感光元件上执行写入处理。举例来说，对于四个感光元件，通常需要四个光源来用于写入。增加光源会引起所用组件数量的增加、因光源之间波长差别所导致的色移和成本的增加。

此外，激光二极管的磨损是写入单元故障的原因之一。因此，增加光源会引起更高的光源故障概率，导致再循环性的降低。

日本专利申请第2002-23085号公报中披露了一种传统技术，用来减少光学扫描装置中所用的光源数量。使用棱镜或平面镜，用通用光源发出的光束来扫描多个要扫描的表面。虽然传统技术能减少光源数量，但需要用偏转镜的两个表面来偏转光束，这会使高速处理难以执行。

日本专利申请第2006-284822号公报披露了一种传统技术，用来解决上述问题。在根据该传统技术的光学扫描装置中，从光源发出的光束被分割单元分割成两个光通量，以致该两个光通量在副扫描方向上互换。两个光通量进入偏转单元，该偏转单元包括两个以不同角度排列并同轴旋转的多面镜。在被偏转单元偏转之后，两个光通量分别投射到将要被扫描的两个不同表面。

传统技术使用了多面镜的两段来产生相移，从而可以用通用光源发出的光束扫描不同表面。然而，这种多面镜不能用于通用目的，从而导致成本增加。此外，需要多面镜具有高度可处理性。因为各多面镜的表面偏差或表面精确度不同，所以图像质量会降低。

发明内容

本发明的目的是至少部分解决传统技术中的问题。

根据本发明的一方面，提供有一种光学扫描装置。该光学扫描装置包括光源，基于图像数据发射调制的光束；偏转器，可旋转并包括多个反射表面；光束分割单元，接收来自光源的光束，并将光束分割成多个光束，从而使具有大约π/2相位差的光束各自入射到任意反射表面之一；以及扫描光学系统，将来自偏转器的光束引导到目标表面。

根据本发明的另一方面，提供有一种图像形成设备。该图像形成设备包括图像载体；写入单元，用光束扫描图像载体以在图像载体上形成潜像。写入单元包括光学扫描装置，该光学扫描装置包括光源，基于图像数据发射调制的光束；偏转器，可旋转并包括多个反射表面；光束分割单元，接收来自光源的光束，并将光束分割成多个光束，从而使具有大约π/2相位差的光束各自入射到任意反射表面之一；以及扫描光学系统，将来自偏转器的光束引导到目标表面。

当结合附图来考虑时，通过阅读下面对本发明当前优选实施例的具体说明，会对本发明上述以及其它目的、特征、优势、以及技术和产业方面的重要性有更为清楚的了解。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的光学扫描装置的透视图；

图2是图1中所示的半透明反射棱镜(half-mirror prism)的透视图；

图3A到3D是用来说明通过使用分割光束来进行光学扫描的示意图；

图4是用来说明入射光束进入图1所示的偏转器的同一反射表面的情形的示意图；

图5是用来说明对不同颜色的光束进行曝光的时序图；

图6是用来说明对不同颜色的具有不同强度的光束进行曝光的时序图；

图7A和7B是根据第一实施例的节距调整单元的实例；

图8A和8B是节距调整单元和相关构件的实例；

图9是用来说明根据本发明实施例的同步检测传感器的配置的示意图；

图10是根据实施例的包括光学扫描装置的多色图像形成设备的示意图；

图11是根据本发明第二实施例的光学扫描装置的示意性透视图；

图12是用来说明入射光束和扫描光束之间的关系的示意图；以及

图13是用来说明使反射覆盖部形成在图1所示的第一扫描透镜一部分上的实例的示意图。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的典型实施例。

图1是根据本发明第一实施例的光学扫描装置的透视图。该光学扫描装置包括作为光源的激光二极管(LD)1、1’，入射镜2、2’，耦合透镜3、3’，半透明反射棱镜4，柱面透镜5a、5b、5c、5d，隔音玻璃6，偏转器7，第一扫描透镜8(8a、8b)，反射镜9，第二扫描透镜10(10a、10b)，感光元件11(11a、11b)，和孔径光阑12。举例来说，偏转器7是具有四个反射表面的多面镜。反射镜9通过反射光束来改变光束的光路。感光元件11(11a、11b)是将被来自光源1、1’的光束扫描的表面。

从各光源1、1’发出发散光束。两个发散光束在穿过耦合透镜3、3’时，被转换为弱会聚光束、平行光束或弱发散光束。在从耦合透镜3、3’输出之后，两个已转换光束穿过使已转换光束的直径成形的孔径光阑12。具有稳定光束直径的两个已转换光束随后进入半透明反射棱镜4。两个已转换光束各自被半透明反射棱镜4分割为两个光束。因此，从半透明反射棱镜4输出四个光束。在这种情形中，光源1、1’仅在副扫描方向上排列在不同位置上。因此，单个半透明反射棱镜4可以用来接收两个光束，并将两个互相平行穿过的光束分割为四个光束。

图2是半透明反射棱镜4的透视图。半透明反射棱镜4包括半透明反射镜4a，该半透明反射镜4a以1∶1的分割比例将入射光束分割为两个分割光束，即透射光束和反射光束。分割比例可以是其他值，并且可以根据光学系统中的其他条件来定义。

在穿过半透明反射棱镜4之后，四个分割光束分别投射穿过柱面透镜5a、5b、5c和5d。柱面透镜5a放在柱面透镜5b上，并且柱面透镜5c放在柱面透镜5d上。柱面透镜5a、5b、5c、5d将光束转换为在主扫描方向上靠近偏转器7的反射表面延伸的线图像。

虽然扫描光学系统包括相对于偏转器7大致对称配置的第一扫描光学系统和第二扫描光学系统，但是图1中仅显示第一扫描光学系统(第一扫描透镜8a、8b，反射镜9和第二扫描透镜10a、10b)。第一扫描光学系统用光束扫描感光元件11a、11b。具体而言，来自光源1、1’的各个光束被半透明反射棱镜4分割为两个方向上的两个光束。来自光源1的分割光束之一穿过柱面透镜5a。来自光源1’的分割光束之一穿过柱面透镜5b。这两个分割光束穿过入射镜2’，然而进入偏转器7的反射表面之一。光束被偏转器7偏转，然后投射穿过第一扫描光学系统。第二扫描光学系统具有与第一扫描光学系统相同的配置。具体而言，来自光源1的另一分割光束和来自光源1’的另一分割光束通过柱面透镜5c、5d和入射镜2，进入偏转器7的反射表面之一。光束被偏转器7偏转，然后投射穿过第二扫描光学系统。通过该方式，第二扫描光学系统用光束扫描感光元件。

图3A到3D是用来说明通过使用分割光束来进行光学扫描的示意图。图3A中所示的入射光束x和入射光束y是通过半透明反射棱镜4从单个光束中获得的分割光束。入射光束x和入射光束y被入射镜2、2’反射以调整光路，然后进入偏转器7的不同反射表面。入射光束x和入射光束y相对于彼此具有大约π/2(大约90度)的相位差。当具有大约90度的相位差时，入射光束x和入射光束y不会同时扫描有效扫描区域。举例来说，当反射光束在图3A上侧所示的有效扫描区域x中时(即，当反射光束经由反射光束b从反射光束a转换为反射光束c时)，图3A下侧所示的反射光束如下所述进行转换。

如图3B所示，当入射光束x被反射为反射光束a时，入射光束y被反射为反射光束a’，并且，因为它们之间存在大约90度的相位差，反射光束a’不在有效扫描区域y中。如图3C所示，当偏转器7以一定角度旋转，并且入射光束x被反射为反射光束b时，入射光束y被反射为反射光束b’，并且反射光束b’不在有效扫描区域y中。如图3D所示，当偏转器7进一步以一定角度旋转，并且入射光束x被反射为反射光束c时，入射光束y被反射为反射光束c’，并且反射光束c’不在有效扫描区域y中。即，反射光束a’、b’、c’不在有效扫描区域y中，而反射光束a、b、c在有效扫描区域x中。该关系是在入射光束x和入射光束y具有大约90度的相位差，并且偏转器7具有四个反射表面的条件下获得的。即使当相位差并不恰好为90度时，只要对应于入射光束x的反射光束在有效扫描区域x中，则对应于入射光束y的反射光束不在有效扫描区域y中，因而感光元件的表面不会被对应于入射光束y的光束扫描。当对应于入射光束y的反射光束在有效扫描区域y中时，对应于入射光束x的反射光束不在有效扫描区域x中，因而感光元件的表面不会被对应于入射光束x的光束扫描。这是因为有效扫描区域x和有效扫描区域y是相对于彼此对称地配置的。

当对应于入射光束x的反射光束在有效扫描区域x中时，光源基于对应颜色(例如，洋红)的图像数据发出调制光束。当对应于入射光束y的反射光束在有效扫描区域y中时，光源基于对应颜色(例如，黑色)的图像数据发出调制光束。以这种方式，可以通过使用通用光源，用光束扫描两个感光元件，用来产生两种颜色的图像。

图4是用来说明入射光束x和y进入偏转器7的同一反射表面的情形的示意图。入射光束x和入射光束y是通过半透明反射棱镜4从单个光束中获得的分割光束。入射光束x和入射光束y可以进入偏转器7的同一反射表面。然而，在该情形中，入射光束需要穿过有效扫描区域并被反射镜反射，从而使光学扫描装置的布局复杂化。此外，如果入射光束x和入射光束y进入偏转器7的同一反射表面，那么需要通过使用半透明反射棱镜4和反射镜，转换入射光束x和入射光束y在副扫描方向上的位置。出于这些原因，如图1和图3A到3D所示，较佳的是入射光束x和入射光束y进入偏转器7的不同反射表面，以改善光学扫描装置的布局。

图5是用来说明对不同颜色的光束进行曝光的时序图。在该时序图中，纵轴表示光束的强度，横轴表示光束的曝光时间。在时序图所示的实例中，光束被偏转器7偏转并投射到感光元件11a、11b(举例来说，黑色或洋红的感光元件)上。各光源1、1’在有效扫描区域中发出具有完全强度的光束。各实线表示对应于黑色的部分，且各虚线表示对应于洋红的部分。各黑色部分和洋红部分写入的时刻是通过用配置在有效扫描区域外侧的同步检测单元(同步检测传感器)检测扫描光束来确定的。虽然同步检测单元并未显示在图1中，但是通常使用光接收元件，例如光电二极管(PD)作为同步检测单元。

图6是用来说明对不同颜色的具有不同强度的光束进行曝光的时序图。在图5中，具有相同强度的光束从光源发出，用来写入黑色部分和洋红部分。然而，用来写入黑色部分和洋红部分的各光学元件具有相对于彼此不同的透射率和反射率。因此，当具有相同强度的光束从光源发出时，光束以不同强度到达感光元件。因此，如图6所示，光束在从光源发出时被设置为具有不同强度，从而可以使光束以相同强度到达感光元件的表面。

如图1所示，光束从各光源1、1’发出并被半透明反射棱镜4分割为两个光束。从光源1获得的分割光束之一投射到感光元件11a上，并且从光源1’获得的分割光束之一投射到感光元件11b上。通过该方式，用一次扫描产生了用来扫描感光元件11a、11b的两个扫描线。需要根据形成图像的像素密度，调整扫描线在副扫描方向上的节距。在副扫描方向上调整扫描线节距的常用方法中，光源单元(光源1、1’，耦合透镜3、3’和孔径光阑12)绕着垂直于主扫描方向和副扫描方向的轴旋转。在该方法中，可以对一个感光元件但不能对其他感光元件大致调整节距，因为由配置在半透明反射棱镜4之后的光学元件的形状误差或附接误差导致的节距误差。

为了防止该问题，需要在半透明反射棱镜4和偏转器7之间配置节距调整单元，以调整扫描线在副扫描方向上的节距。

图7A是用来调整柱面透镜5一侧的节距调整单元的实例，且图7B是用来调整柱面透镜5两侧的节距调整单元的实例。

举例来说，节距调整单元被附接到配置在半透明反射棱镜4和偏转器7之间的柱面透镜5(即，柱面透镜5a、5b、5c、5d)。

柱面透镜5通过中间构件21a或21b和21c附接到光学扫描装置的外壳(未显示)。预先将硬化树脂(例如，光硬化树脂)涂覆于柱面透镜5与中间构件21a或21b和21c的附接表面。中间构件21a或21b和21c可以相对于外壳绕着平行于主扫描方向的轴偏移调整，以及在光轴方向上的位置调整。柱面透镜5可以相对于中间构件21a或21b和21c绕着平行于光轴的轴偏移调整，以及在副扫描方向上的位置调整。中间构件21a或21b和21c相对于外壳要调整的至少一个方向，与柱面透镜5相对中间构件21a或21b和21c要调整的至少一个方向不同。采用该配置，可以同时获得多个光学特性(增加束腰直径，减少束腰的位置偏移，或减少束斑的位置偏移)。此外，可以绕着平行于光轴的轴偏移调整柱面透镜5，从而可以大致确定扫描线在副扫描方向上的节距。此外，中间构件21a具有平整表面，柱面透镜5和外壳附接到该表面，从而允许方便的调整。当中间构件21a或21b和21c与外壳之间的调整，以及柱面透镜5与中间构件21a或21b和21c之间的调整完成时，用预定方法硬化涂覆的硬化树脂(例如，应用紫外线照射)，从而固定中间构件21a、柱面透镜5和外壳的位置。

图8A和8B是用来调整扫描线节距的柱面透镜5和相关元件的示意图。在图8A所示的实例中，柱面透镜5的一端被固定。在图8b所示的另一实例中，柱面透镜5的两端都被固定。

柱面透镜5被夹具支撑，并移动到期望方向(光轴方向上的位置，绕着平行于光轴的轴的偏移，以及副扫描方向上的位置)。然后，涂覆到其上的具有硬化树脂(例如，紫外线硬化树脂)的中间构件21a(21b、21c)被压在柱面透镜5和外壳的基座22上。然后照射紫外线来固定柱面透镜5。通过该简单配置，可以执行多个方向上的调整。如果中间构件21a(21b、21c)是用透明材料制成的，那么通过使用紫外线硬化树脂来固定柱面透镜5会更方便。

如图7A所示，可以用一个中间构件21a来支撑诸如柱面透镜5的光学元件。也可以通过中间构件21b和21c来支撑柱面透镜5，该中间构件21b和21c配置在相对侧，光束在其之间穿过。通过该配置，当温度增加时，相对于光轴向光学元件对称地施加应力。因此，即使外壳和中间构件21(假定中间构件21由树脂制成)具有不同的线性膨胀系数，也可以减少光学元件的位置改变。

为了稳定的光学输出，图像形成设备中所用的激光二极管通常受制于自动功率控制(APC)。通过使用诸如感光二极管(PD)的光接收元件来监控激光二极管的光学输出功率，并基于表示与激光二极管的输出功率成比例的接收光束电流的检测信号，将激光二极管的正向电流控制为期望值，来执行APC。

在图像形成设备中所用的大多数边缘发射激光二极管中，使用光电二极管作为用来监控在与输出到耦合透镜的光束方向相反的方向上输出的光束的光接收元件。然而，当APC过程中发生鬼光(ghost light)时，光接收元件检测到的光束强度会增加。

假定APC是在光束以零入射角进入偏转器7的反射表面时执行。因为偏转器7的反射表面面对光源方向，从光源发出的光束被反射表面反射，并返回到光源，从而增加了光接收元件检测到的光束的强度。出于该原因，不在入射角为零时执行APC。通过该方式，可以输出具有合适密度以及密度变化降低的图像。

图9是用来说明同步检测传感器的配置的示意图。如图9的下侧所示，可以通过使用配置在有效扫描区域之外的诸如光电二极管的同步检测传感器来检测远离光源一侧上的扫描光束。但是，难以将同步检测传感器配置在靠近光源的一侧上，因为入射光在有效扫描区域附近通过。因此，如图9的上侧所示，通过检测相对于入射光束位于光源侧的反射光束来执行同步检测。

除上述方法之外，当入射光束以零入射角进入偏转器7的反射表面时，可以基于APC的光接收元件检测到的光学输出功率来执行同步检测。具体地，当入射角为零时，从激光二极管发出的光束被偏转器7的反射表面反射，并直接返回到激光二极管。用于APC的光接收元件检测返回到激光二极管的反射光束，并将反射光束产生的信号用作同步检测的信号。通过使用APC的光接收元件的同步检测，可以减少用于同步检测的传感器数量、组件数量和同步检测的成本。

可以使用集成的表面发射激光二极管作为根据第一实施例的光学扫描装置中所用的光源。举例来说，当使用具有40个信道的表面发射激光二极管作为光源时，可以通过使用两个光源从四种颜色的40个信道中获得光束。因此，可以降低光源的成本，同时保持高速写入操作。

如上所述，在根据第一实施例的光学扫描装置中，半透明反射棱镜4被配置在光源1、1’和偏转器7之间。半透明反射棱镜4分割来自各光源1、1’的光束，从而使具有大约π/2(大约90度)相位差的两个光束各自入射到偏转器7的任意一个反射表面上。因此，可以通过使用单个光源扫描不同表面。因此，光学扫描装置可以实现高速写入操作，并通过减少光源数量降低成本。

然而，在第一实施例中，入射光束以π/4的入射角进入偏转器7的反射表面。这样小的入射角使得入射光束难以与扫描光束(反射光束)分离。因此，根据本发明第二实施例的光学扫描装置能够以改进方式，将入射光束与扫描光束分离，同时保持高速和高级图像输出。

图11是根据本发明第二实施例的光学扫描装置的透视图。在该光学扫描装置中，半透明反射棱镜4被配置在光源1、1’与偏转器7之间。半透明反射棱镜4接收从各光源1、1’发出的光束，并将该光束分割为两个光束，从而使具有大约π/2(大约90度)相位差的光束入射到偏转器7。偏转器7具有四个反射表面。入射镜20’配置在与第一扫描透镜8(8a、8b)大致相同的位置上。入射镜20’是用来确定入射光束进入偏转器7的入射角。

虽然第二扫描透镜10(10a、10b)并未显示在图11中，但是第二实施例中的光学扫描装置具有与第一实施例中相同的基本配置。

虽然扫描光学系统包括关于偏转器7大致对称配置的第一扫描光学系统和第二扫描光学系统，但是图11中仅显示了第一扫描光学系统。第一扫描光学系统用光束扫描感光元件11a、11b。具体地，来自光源1、1’的各光束被半透明反射棱镜4分割为两个方向上的两个光束。从光源1获得的分割光束之一穿过柱面透镜5a。从光源1’获得的分割光束之一穿过柱面透镜5b。这两个分割光束穿过入射镜20’，然后进入偏转器7的反射表面之一。光束被偏转器7偏转，然后投射穿过第一扫描光学系统。第二扫描光学系统具有与第一扫描光学系统相同的配置。具体地，来自光源1的另一分割光束和来自光源1’的另一分割光束穿过柱面透镜5c、5d和入射镜20，进入偏转器7的反射表面之一。光束被偏转器7偏转，然后投射穿过第二扫描光学系统。通过该方式，第二扫描光学系统用光束扫描感光元件(未显示)。在第二扫描光学系统中，入射镜20被配置在与扫描透镜(未显示)大致相同的位置上。

图12是用来说明入射光束和扫描光束(反射光束)之间的关系的示意图。

在常规光学系统中，入射角(由垂直于待扫描表面的方向和光束进入的方向定义的角度)在大约55度到大约70度的范围中。然而，在该实施例中，入射角为45度，因为光束具有90度的相位差。在常规扫描光学系统中，半视角在大约35度到大约40度的范围中。由入射光束和最靠近入射光束的扫描光束定义的角度，即入射光束和半视角之间的差值在15度到35度的范围中。然而，在该实施例中，入射角和半视角之间的差值在5度到10度的范围中。入射光束和扫描光束需要在这样小的角度差中互相分离。

如图12所示，因为入射光束和扫描光束之间的角度差很小，所以难以在靠近偏转器7的区域A中，将入射光束与扫描光束分离。如果入射镜20’靠近偏转器7配置，那么扫描光束可以被入射镜20’阻挡。

为了防止上述问题，入射镜20’被配置在与最远离偏转器7的第一扫描透镜8(8a、8b)大致相同的位置上，从而使入射光束可以进入偏转器7，而不被入射镜20’阻挡。在该情形中，如果入射镜20’配置为与部分第一扫描透镜8(8a、8b)相接触，那么可以促进入射镜20’的对准和安装。

当扫描光束进入入射镜20’的边缘表面，并被边缘表面反射时，反射光束作为重影光进入有效扫描区域，从而引起图像中不希望有的线条。因此，较佳的是对入射镜20’的边缘表面涂覆抗反射涂层。

图13是用来说明在部分第一扫描透镜8上形成反射涂层部2”而不配置入射镜20’的实例的示意图。在第一扫描透镜8(8a、8b)的入射光束进入侧(靠近第一扫描透镜8(8a、8b)与入射光束的交点)上形成平面部，并对平面部涂覆反射涂层，以形成反射涂层部2”。入射光束被反射涂层部2”反射，并投射到偏转器7上。在该情形中，反射涂层部2”充当入射镜20’，以致无需独立地配置入射镜20’。因此，可以降低光学扫描装置的成本。

入射镜20用与上述入射镜20’相同的方式进行配置。

如上所述，在根据第二实施例的光学扫描装置中，各入射镜20、20’配置在与第一扫描透镜大致相同的位置上。或者，在第一扫描透镜的入射光束进入侧上形成平面部。对平面部涂覆反射涂层以形成反射涂层部2”。因此，入射光束被反射涂层部2”反射，并投射到偏转器7上。另外，第二实施例中的光学扫描装置基本与参照图2到9所述的第一实施例相似，并且不再重复相同说明。

图10是包括根据实施例的光学扫描装置的多色图像形成设备的示意图。该图像形成设备包括感光元件31(31Y、31M、31C和31K)，充电装置32(32Y、32M、32C、32K)，写入单元33，显影装置34(34Y、34M、34C、34K)，清洁单元35(35Y、35M、35C、35K)，充电单元36(36Y、36M、36C、36K)，转印带37，驱动辊38a，被驱动辊38b，固定单元39，送料盒40，送料辊41，分离辊42，传输辊43、44和对准辊45。充电装置32对感光元件31充电。写入单元33包括上述光学扫描装置，在该光学扫描装置中用基于图像信号调制的光束照射经充电的感光元件31，从而在感光元件31上形成静电潜像。显影装置34通过使用各种颜色的色粉，将感光元件31上形成的潜像显影为可视图像(色粉图像)。清洁单元35在色粉图像转印之后，去除感光元件31表面上残留的色粉。充电单元36使感光元件31上形成的色粉图像将被转印到记录材料上。转印带37支撑并传输记录材料。驱动辊38a和被驱动辊38b支撑转印带37。固定单元39将色粉图像固定到记录材料上。送料盒40包含片状记录材料(记录纸)S。送料辊41输送记录纸S。分离辊42将送料辊41输送的记录纸S逐个分离。传输辊43、44传输记录纸S。对准辊45在感光元件31上形成图像的时刻，将各记录纸S传输到转印带37。附接到参考数字的参考记号Y、M、C和K分别表示颜色黄色、洋红、青色和黑色。

感光元件31Y、31M、31C和31K沿转印带37配置，并顺时针旋转。围绕感光元件31Y、31M、31C和31K分别配置着充电装置32Y、32M、32C、32K，显影装置34Y、34M、34C、34K，充电单元36Y、36M、36C、36K，以及清洁单元35Y、35M、35C、35K。

充电装置32Y、32M、32C、32K均匀地对感光元件31Y、31M、31C、31K的表面充电。举例来说，充电装置32是接触充电型的辊状或刷状充电构件，或者是非接触充电型的充电器。写入单元33将光束投射在各感光元件31Y、31M、31C、31K的表面。投射光束的表面位于充电装置32Y、32M、32C、32K与显影装置34Y、34M、34C、34K之间。通过该方式，在各感光元件31Y、31M、31C、31K上形成静电潜像。静电潜像由显影装置34Y、34M、34C、34K显影，从而在感光元件31Y、31M、31C、31K上形成颜色Y、M、C、K的色粉图像。充电单元36Y、36M、36C、36K使颜色Y、M、C、K的色粉图像依次叠加，并转印到由转印带37所传输的记录纸S上。此后，固定单元39将该图像固定到记录纸S上。

虽然图1(图11)中显示了光学扫描装置的感光元件11a、11b，但是写入单元33包括四个感光元件31Y、31M、31C、31K。如第一和第二实施例所述，光学扫描装置包括第一扫描光学系统和第二扫描光学系统。第一扫描光学系统和第二扫描光学系统具有相同配置，并且关于偏转器7大致对称配置。因此，可以执行对应各感光元件31Y、31M、31C、31K的光学扫描。

第一实施例(图1)和第二实施例(图11)中所示的光学扫描装置的光学系统是基于以下数据实施的：

各光源1、1’的波长：655纳米

各耦合透镜3、3’的焦距：15毫米

耦合作用：校准

多面镜7

反射表面的数量：4

内切圆半径：7毫米

各自具有110毫米焦距的柱面透镜5、5’配置在半透明反射棱镜4和偏转器(多面镜)7之间。柱面透镜5、5’在偏转器7的反射表面附近产生在主扫描方向上延伸的线图像。

以下说明关于配置在偏转器7下游的透镜的数据。

各第一扫描透镜8a、8b的第一表面，和各第二扫描透镜10a、10b的两个表面由以下等式1和2定义。

主扫描方向上的非弧形等式

透镜表面在主扫描方向上具有非弧形。光轴方向上的深度X由以下等式定义：

X＝(Y2/Rm)/[1+√{1-(1+K)(Y/Rm)2}+A1·Y+A2·Y²+A3·Y³+A4·Y⁴+A5·Y⁵+A6·Y⁶+......(1)

其中Rm是主扫描方向上围绕光轴的近轴曲率半径，Y是主扫描方向上自光轴起的距离，K是圆锥常数，A1、A2、A3、A4、A5、A6、...是高次系数。

当用非零的数值代入奇数次系数A1、A3、A5...时，主扫描方向上具有不对称形状的表面。

在该实施例中，使用偶数次系数代入，从而主扫描方向上具有对称的形状。

副扫描方向上的曲率等式

根据主扫描方向的副扫描方向上的曲率改变由以下等式2定义：

Cs(Y)＝1/Rs(0)+B1·Y+B2·Y²+B3·Y³+B4·Y⁴+B5·Y⁵+......    (2)

当用非零的数值代入Y的奇数次系数B1、B3、B5...时，副扫描方向上的曲率半径与主扫描方向不对称。

第一扫描透镜的第二表面是旋转的对称非球面，并由等式3定义。

旋转的对称非球面表面

光轴方向上的深度X由多项式等式3定义：

X＝(Y2/R)/[1+√{1-(1+K)(Y/Rm)2}+A1·Y+A2·Y²+A3·Y³+A4·Y⁴+A5·Y⁵+A6·Y⁶+......(3)

其中R是围绕光轴的近轴曲率半径，Y是主扫描方向上自光轴起的距离，K是圆锥常数，A1、A2、A3、A4、A5、A6、...是高次系数。

第一扫描透镜的第一表面的形状定义如下：

Rm＝-279.9，Rs＝-61.0

K＝-2.900000E+01

A4＝1.755765E-07

A6＝-5.491789E-11

A8＝1.087700E-14

A10＝-3.183245E-19

A12＝-2.635276E-24

B1＝-2.066347E-06

B2＝5.727737E-06

B3＝3.152201E-08

B4＝2.280241E-09

B5＝-3.729852E-11

B6＝-3.283274E-12

B7＝1.765590E-14

B8＝1.372995E-15

B9＝-2.889722E-18

B10＝-1.984531E-19

其中“E+01”表示“*10⁰¹”，以及“E-07”表示“*10^-07”。以下等式也用相同方式使用“E+01”和“E-07”。

第一扫描透镜的第二表面的形状定义如下：

R＝-83.6

K＝-0.549157

A4＝2.748446E-07

A6＝-4.502346E-12

A8＝-7.366455E-15

A10＝1.803003E-18

A12＝2.727900E-23

第二扫描透镜的第一表面的形状定义如下：

Rm＝6950，Rs＝110.9

K＝0.000000+00

A4＝1.549648E-08

A6＝1.292741E-14

A8＝-8.811446E-18

A10＝-9.182312E-22

B1＝-9.593510E-07

B2＝-2.135322E-07

B3＝-8.079549E-12

B4＝2.390609E-12

B5＝2.881396E-14

B6＝3.693775E-15

B7＝-3.258754E-18

B8＝1.814487E-20

B9＝8.722085E-23

B10＝-1.340807E-23

第二扫描透镜的第二表面的形状定义如下：

Rm＝766，Rs＝-68.22

K＝0.000000+00

A4＝-1.150396E-07

A6＝1.096926E-11

A8＝-6.542135E-16

A10＝1.984381E-20

A12＝-2.411512E-25

B2＝3.644079E-07

B4＝-4.847051E-13

B6＝-1.666159E-16

B8＝4.534859E-19

B10＝-2.819319E-23

其中扫描透镜关于所用波长的折射系数是1.52724。

光学系统的配置方式如下：

从偏转器的反射表面到第一扫描透镜的第一表面的距离d1：64毫米

第一扫描透镜的中心厚度d2：22.6毫米

从第一扫描透镜的第二表面到第二扫描透镜的第一表面的距离d3：75.9毫米

第二扫描透镜的中心厚度：4.9毫米

从第二扫描透镜的第二表面到扫描表面的距离d5：158.7毫米

各自具有1.514折射系数和1.9毫米厚度的隔音玻璃6和防尘玻璃(未显示)配置在图1所示的光学扫描装置中。在偏转和旋转区域中配置相对于与主扫描方向平行的方向具有10度倾角的隔音玻璃6，从而能防止重影光。

虽然未显示，防尘玻璃配置在第二扫描透镜10a、10b与扫描表面(感光元件)11a、11b之间。

如上所述，根据本发明的一方面，可以用从单个光源发出的光束扫描不同表面。即，在保持高速写入操作的同时，可以减少光源的数量。此外，还可以减少同步检测单元的数量，这会降低成本。

此外，可以用改进方式分离入射光束与扫描光束。此外，可以改进设计布局的灵活性。

此外，可以用高度精确性调整扫描线在副扫描方向上的节距。此外，可以调整各种颜色的光强，从而能用颜色的高度可重复性输出高质量的图像。

尽管已经用具体实施例对本发明进行了清楚、完整的披露，但并没有因此限制所附的权利要求，本领域技术人员能想到的全部修改和替代性构成都属于本文给出的基本教导范围内。

Claims (14)

1.一种光学扫描装置，其特征在于，包含：

光源，发射基于图像数据调制的光束；

偏转器，可旋转并包括四个反射表面；

光束分割单元，接收来自所述光源的光束，并将所述光束分为多个光束，从而使具有大约π/2相位差的光束各自入射到任意反射表面之一；以及

扫描光学系统，将来自所述偏转器的光束引导到目标表面。

2.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，其中所述多个光束进入所述偏转器的不同反射表面。

3.如权利要求1或2所述的光学扫描装置，其特征在于，进一步包含入射镜，所述入射镜确定各光束进入所述偏转器的入射角，其中

所述扫描光学系统包括配置在与入射镜大致相同位置上的扫描透镜。

4.如权利要求3所述的光学扫描装置，其特征在于，其中所述入射镜与部分扫描透镜相接触。

5.如权利要求3或4所述的光学扫描装置，其特征在于，其中对所述入射镜的边缘表面涂覆抗反射涂层。

6.如权利要求1或2所述的光学扫描装置，其特征在于，其中所述扫描光学系统包括扫描透镜，所述扫描透镜具有靠近所述扫描透镜与光束的交点的平面部，并且对所述平面部涂覆反射涂层，以将光束反射到所述偏转器的反射表面之一。

7.如权利要求1到6中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，进一步包含同步检测单元，所述同步检测单元关于进入所述偏转器的光束与所述扫描光学系统相对配置。

8.如权利要求1到6中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，进一步包含控制光源的光强的光接收单元，其中

所述光接收单元同步检测穿过光源侧区域的光束。

9.如权利要求1到8中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，进一步包含节距调整单元，所述节距调整单元调整在所述目标表面上形成的多个扫描线之间的节距，所述节距是副扫描方向上的扫描线间距，其中

所述节距调整单元配置在所述光束分割单元和所述偏转器之间。

10.如权利要求1到9中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，其中

所述光源包括多个光源，以及

所述多个光源配置在副扫描方向上的不同位置。

11.如权利要求1到10中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，其中

所述光源根据目标表面，以不同强度发出光束。

12.如权利要求1到11中任一项所述的光学扫描装置，其特征在于，其中所述光源是表面发射激光二极管。

13.一种图像形成设备，其特征在于，包含：

图像载体；

写入单元，用光源发出的光束扫描所述图像载体，以在所述图像载体上形成潜像，其中

所述写入单元包括如权利要求1到12中任一项所述的光学扫描装置。

14.如权利要求13所述的图像形成设备，其特征在于，其中所述图像载体包括多个图像载体，所述图像形成设备进一步包含：

显影单元，通过使用不同颜色的显影剂，将形成在所述图像载体上的潜像显影为可视图像；以及

转印单元，以直接叠加的方式，或者通过中间转印元件，将可视图像转印到记录材料上，以形成多色图像。

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