CN101339294B - 光学扫描装置和使用该光学扫描装置的图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学扫描装置和使用该光学扫描装置的图像形成设备，该光学扫描装置包括：旋转多角镜、用于将从光源发出的光束引导到旋转多角镜的偏转表面的输入光学系统以及用于将偏转的光束成像在扫描表面上的成像光学系统，其中，在主扫描截面中，入射在偏转表面上的光束的束宽度比所述偏转表面的宽度宽，其中，所述成像光学系统的至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状为包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，并且，其中，四次或更高次的非球面系数在主扫描方向上且从成像光学元件的扫描中心部分到成像光学元件的扫描末端部分改变。

Description

光学扫描装置和使用该光学扫描装置的图像形成设备

技术领域

本发明涉及一种光学扫描装置和使用该光学扫描装置的图像形成设备。例如，本发明尤其适用于具有电子照相处理的图像形成设备例如激光束打印机(LBP)、数字复印机或者多功能打印机。

背景技术

传统上，已经提出了用于具有电子照相处理的激光束打印机(LBP)的各种类型的光学扫描装置(参见专利文献1)。

图24是传统的光学扫描装置的主要部分的沿着主扫描方向的截面图(主扫描截面图)，图25是图24的主要部分的沿着副扫描方向的截面图(副扫描截面图)。

在图中用1表示的是光源装置，该光源装置包括具有单个发光元件(发光点)的半导体激光器。

从光源装置1发出的光束通过孔径光阑3成形，并且通过准直透镜2转换为平行光束。然后，该光束通过柱面透镜4仅在副扫描方向上会聚。接着，通过柱面透镜4会聚的光束在光学偏转器(旋转多角镜)5的偏转表面(偏转反射表面)5a的附近被成像为沿着主扫描方向延伸的焦线形状，其中，该光学偏转器5是偏转装置。

上述的准直透镜2和柱面透镜4的各元件是输入光学系统LA的部件。

通过构成成像光学系统6的成像透镜6a，被旋转多角镜5扫描地偏转的光束在要被扫描的扫描表面7(感光鼓)上被聚集为点形状，其中，旋转多角镜5沿着图中的箭头5b的方向以恒定的角速度旋转。该光沿着图中的箭头7b的方向以恒定的速度扫描该扫描表面。

这里，请注意，在诸如通常在5处使用的旋转多角镜之类的一般的旋转多角镜中，其多个偏转表面5a与主扫描方向成直角形成。然而，由于加工误差(finishing error)等原因而导致这些表面可能会在副扫描方向上倾斜，从而导致光点在扫描表面7上沿着副扫描方向发生位移。

为了校正此，传统的光学扫描装置的成像光学系统6使用称为倾斜校正光学系统的变形光学系统，该变形光学系统起到这样的作用：将偏转表面5a的附近和扫描表面7设置成在副扫描截面中彼此成共轭的关系。

[专利文献]

1.日本专利申请公开No.2003-241126

在上述的传统的光学扫描装置中，为了校正由于旋转多角镜5的偏转表面5a的加工误差所引起的偏转表面5a在副扫描方向上的倾斜(称为“表面倾斜”)，将偏转表面5a的附近和扫描表面7设置成在副扫描截面内彼此成共轭的关系。也就是说，该成像光学系统由称为倾斜校正光学系统的变形光学系统构成。

然而，在传统的光学扫描装置中，旋转多角镜5的旋转轴不存在于其偏转表面5a上。

结果，在偏转表面5a旋转的过程中会出现下垂的现象，即，在通过柱面透镜4仅在副扫描方向上会聚的焦线(线图像)和偏转表面5a之间的相对位置关系改变。

将参照图26至图29详细地描述此现象。

图26是在图24的偏转表面5a的周围的一部分的放大图。在图26中，用I表示的是来自光源装置的光束(现在示出的)的主光线，该光束入射在旋转多角镜5上。

用A、B和C示出的分别是旋转多角镜5的旋转状态。

具体地说，状态A示出当被偏转表面5a扫描地偏转的光束扫描扫描表面7(未示出)的中心部分时的旋转多角镜5。

入射在偏转表面5a上的来自光源装置(未示出)的光束I在与偏转表面5a相交的点P处沿着朝A’的方向向右反射，如在图中所观看到的那样。然后，该光束入射在成像光学系统6(未示出)上。

状态B示出当被偏转表面5a扫描地偏转的光束在输入光学系统LA侧处扫描扫描表面7(未示出)的末端部分时的旋转多角镜5。

入射在偏转表面5a上的来自光源装置(未示出)的光束I在与偏转表面5a相交的点Q处沿着朝B’的方向被反射到右上方，如在图中所观看到的那样。然后，该光束入射在成像光学系统6(未示出)上。

状态C示出当被偏转表面5a扫描地偏转的光束在远离输入光学系统LA的一侧处扫描扫描表面7(未示出)的末端部分时的旋转多角镜5。

入射在偏转表面5a上的来自光源装置(未示出)的光束I在与偏转表面5a相交的点Q处沿着朝C’的方向被反射到右下方，如在图中所观看到的那样。然后，该光束入射在成像光学系统6(未示出)上。

这里，柱面透镜4在副扫描方向上的折光能力(refractingpower)及其位置这样设置，使得通过柱面透镜4成像的焦线(线图像)的成像位置(在副扫描方向上的成像位置)近似位于图中的点P和点Q之间的中间处。

此外，通过成像光学系统6使通过柱面透镜4成像的焦线和扫描表面7在副扫描截面中保持彼此共轭的关系。

关于倾斜校正光学系统，已经提及了“通过成像光学系统6将偏转表面5a的附近和扫描表面7设置成在副扫描截面中彼此成共轭的关系”。

这里，将解释特定地提及“偏转表面5a的附近”的原因。

确切地说，如上所述，倾斜校正光学系统这样配置，使得通过成像光学系统6将通过柱面透镜4成像的焦线(线图像)和扫描表面7设置成在副扫描截面中彼此成共轭的关系。

此外，倾斜校正光学系统这样配置，使得焦线的成像位置位于偏转表面5a的附近(在前面的描述中，它近似处于点P和Q之间的中间处)。

因此，通过成像光学系统6，没有使偏转表面5a和扫描表面7在副扫描截面中彼此完全成共轭的关系。

确切地说，通过成像光学系统6，将位于偏转表面5a附近的焦线和扫描表面7设置成在副扫描截面中彼此成共轭的关系。

这里，请注意，光学布置这样设置，使得当被偏转地反射的光束在输入光学系统LA侧处扫描扫描表面的末端部分时该光束被偏转表面5a所反射的位置和当该被偏转地反射的光束在远离该输入光学系统LA的一侧处扫描扫描表面的末端部分时该光束被偏转表面5a所反射的位置都与同一点Q重合。

然而，并不一定始终采用这样的布置。例如，当被偏转地反射的光束在输入光学系统侧处扫描扫描表面的末端部分时该光束被偏转表面5a所反射的位置和当被偏转地反射的光束在远离该输入光学系统的一侧处扫描该扫描表面的末端部分时该光束被偏转表面5a所反射的位置也可以彼此适当地偏离。

图27示出当图26的旋转多角镜5处于状态A时，即，当正被扫描地偏转的光束正扫描扫描表面7的中心部分时，在副扫描截面中的成像关系。

如参照图26所已经解释的那样，通过柱面透镜4(未示出)成像的焦线(线图像)的成像位置(在副扫描方向上的成像位置)近似位于点P和Q之间的中间处。

因此，在图27中，从图的左边入射在偏转表面5a上的光束的焦线D(焦线的位置D)位于偏转表面5a之前(图的左手侧)。点P是入射在偏转表面5a上的光束被反射的位置。

这里，由于通过成像光学系统6(成像透镜6a)使焦线D和扫描表面7在副扫描截面中彼此共轭，所以，焦线D的副扫描截面中的共轭点与扫描表面7一致。

在图27中，它示出为D’。

另一方面，在偏转表面5a上的点P的共轭点位于图中的扫描表面7的向右的方向P’上。

图28示出当图26的旋转多角镜5处于状态B时，即，当正被扫描地偏转的光束在输入光学系统侧处正扫描扫描表面7的末端部分时，在副扫描截面中的成像关系。

在图28中，从图的左边入射在偏转表面5a上的光束的焦线E(焦线的位置E)位于偏转表面5a之后(图的右手侧)。点Q是入射在偏转表面5a上的光束被反射的位置。

这里，由于通过成像光学系统6使焦线E和扫描表面7在副扫描截面中彼此共轭，所以，焦线E的副扫描截面中的共轭点与扫描表面7一致。

在图28中，它示出为E’。

另一方面，在偏转表面5a上的点Q的共轭点位于图中的扫描表面7的向左的方向Q’上。

图29示出当图26的旋转多角镜5处于状态C时，即，当正被扫描地偏转的光束在远离输入光学系统的一侧处正扫描扫描表面7的末端部分时，在副扫描截面中的成像关系。

在图29中，从图的左边入射在偏转表面5a上的光束的焦线F(焦线的位置F)位于偏转表面5a之后(图的右手侧)。点Q是入射在偏转表面5a上的光束被反射的位置。

这里，由于通过成像光学系统6使焦线F和扫描表面7在副扫描截面中彼此共轭，所以，焦线F的副扫描截面中的共轭点与扫描表面7一致。在图29中，它示出为F’。

另一方面，在偏转表面5a上的点Q的共轭点位于图中的扫描表面7的向左的方向Q’上。

如上所述，通过柱面透镜4仅在副扫描方向上会聚的焦线(线图像)和偏转表面5a之间的相对位置关系随着偏转表面5a的旋转而改变。

这里，请注意，焦线和扫描表面7在上面已经被描述为在副扫描截面中彼此成共轭的关系。

然而，如果在遍及要用于图像写入的整个有效扫描区域内焦线和扫描表面7在副扫描截面中完全共轭，则这意味着在副扫描方向上的场曲被完全校正了。

但是，实际上，在一般的成像光学系统6中，在副扫描方向上的场曲不能总是被完全校正，而且通常残留有一些场曲。

因此，尽管参照图27至29，焦线D(焦线E和焦线F)和扫描表面7已经被描述为通过成像光学系统6使它们在副扫描截面中共轭，但是，实际上，在一般的成像光学系统6中，在副扫描方向上残留有场曲，因此焦线D(焦线E和焦线F)和扫描表面7没有彼此成完全共轭的关系。通常，存在小的偏离。

图30示出由于加工误差所引起的图27的偏转表面5a在副扫描方向上的向上的倾斜误差。

在图30中，为了更好地理解，仅仅示出了主光线。

从图的左边入射在偏转表面5a上的光束在偏转表面5a上的点P处被斜向上地反射，如图中所观看到的那样，该偏转表面5a上的点P位于焦线D的右手侧，并且，该偏转表面具有在副扫描方向上向上地产生的倾斜误差。

然后，在偏转表面5a上的点P处斜向上地反射的光束朝位置P’的方向被引导，相对于成像光学系统6，该位置P’是点P的共轭点。

因此，在偏转表面5a上的点P处斜向上地反射的光束到达扫描表面7上的某一位置处，该位置在副扫描方向上是向上偏离的，如图中所观看到的那样。

接下来，图31示出由于加工误差所引起的图28的偏转表面5a在副扫描方向上的向上的倾斜误差。

在图31中，与图30一样，仅仅示出主光线。

从图的左边入射在偏转表面5a上的光束在偏转表面5a上的点Q处被斜向上地反射，如图中所观看到的那样，该偏转表面5a上的点Q位于焦线E的左手侧，并且，该偏转表面5a具有在副扫描方向上向上地产生的倾斜误差。

然后，在偏转表面5a上的点Q处斜向上地反射的光束被引导通过位置Q’，相对于成像光学系统6，该位置Q’是点Q的共轭点，并且，该光束到达扫描表面7。

因此，在偏转表面5a上的点Q处斜向上地反射的光束到达扫描表面7上的某一位置处，该位置在副扫描方向上是向下偏离的，如图中所观看到的那样。

此外，图32示出了由于加工误差所引起的图29的偏转表面5a在副扫描方向上的向上的倾斜误差。

在图32中，与图30一样，仅仅示出主光线。

从图的左边入射在偏转表面5a上的光束在偏转表面5a上的点Q处被斜向上地反射，如图中所观看到的那样，该偏转表面5a上的点Q位于焦线F的左手侧，并且，该偏转表面5a具有在副扫描方向上向上地产生的倾斜误差。

然后，在偏转表面5a上的点Q处斜向上地反射的光束被引导通过位置Q’，相对于成像光学系统6，该位置Q’是点Q的共轭点，并且，该光束到达扫描表面7。

因此，在偏转表面5a上的点Q处斜向上地反射的光束到达扫描表面7上的某一位置处，该位置在副扫描方向上是向下偏离的，如图中所观看到的那样。

因此，由于上述现象，扫描表面7上的扫描线弯曲，例如，如图33中所示的那样弯曲。

在下文中，由于上述的偏转表面5a的倾斜而引起的扫描线弯曲将称为“由于表面倾斜所引起的扫描线弯曲”。

图33示出偏转表面5a在副扫描方向上具有向上的倾斜误差的情况。扫描表面7上的扫描线在副扫描方向上具有朝向上的方向凸起的扫描线弯曲。

如果偏转表面5a在副扫描方向上具有向下的倾斜误差，则扫描表面7上的扫描线在副扫描方向上具有朝向下的方向凸起的扫描线弯曲。

因此，如果旋转多角镜5的偏转表面5a在副扫描方向上具有向上或向下的不同的倾斜误差，则在扫描表面7上，在副扫描方向上朝向上的方向凸起的扫描线弯曲和在副扫描方向上朝向下的方向凸起的扫描线弯曲将周期性地重复。

该结果呈现为节距不均匀性(pitch unevenness)，并且，它导致打印质量严重劣化。

如果使用其中作为偏转装置的偏转表面的枢轴没有存在于偏转表面上的旋转多角镜等，则此现象将是不可能避免的。

为了改善节距不均匀性，通常采用了一些措施：更精确地加工旋转多角镜，以使旋转多角镜单元的自身的表面倾斜小；或者，另一可选的方式是，当旋转多角镜安装在电动机等的轴上时，应该使旋转多角镜的旋转抽和电动机轴保持良好的平行性。

关于上述的节距不均匀性的周期，如果图像的分辨率是600 DPI并且旋转多角镜5的偏转表面的数目是四个(4)，则可以观看到如下周期的节距不均匀性。

25.4/600＊4＝0.1693(mm)

类似地，如果分辨率是600 DPI并且旋转多角镜5的偏转表面的数目是六个(6)，则可以观看到如下周期的节距不均匀性。

25.4/600＊6＝0.254(mm)

近来，对于较高的打印速度或者较高的记录密度，由多个发光元件(发光点)构成的单片多束半导体激光器被用作光源装置。

此外，使用具有按二维阵列的形式排列的多个发光元件的平面发射激光器(垂直腔表面发射激光器：VCSEL)。

如果例如分辨率是600 DPI并且具有六个(6)偏转表面的旋转多角镜与作为光源装置的具有沿着直线设置的四个发光元件的多束半导体激光器一起使用，则节距不均匀性的周期表示为：

25.4/600＊6＊4＝1.016(mm)

类似地，如果分辨率是1200 DPI并且具有六个(6)偏转表面的旋转多角镜与作为光源装置的具有4×4(共十六个(16))发光元件的二维阵列的VCSEL一起使用，则节距不均匀性的周期表示为：

25.4/600＊6＊16＝2.032(mm)

通常，根据人的视觉系统的可见敏感度特性，已知在0.2至4LinE/mm(当转换为节距时为0.25至5mm)的空间频率范围中的周期不均匀性最显著。

在首先提及的例子中，即，其中，分辨率是600DPI并且旋转多角镜5的偏转表面的数目是四个(4)，节距不均匀性的周期为0.1693mm。尽管这超出了0.25至5mm节距的范围，但是，如果将实现高图片质量，则甚至在此节距的情况下，根据人的视觉特性，该频率也是足够显著的。因此，节距不均匀性将是一个问题。

如果应该进一步提高打印速度和记录密度，则不得不增大节距，从而越来越着重可观测的不均匀性。

由此可知，为了实现更高的打印速度和更高的记录密度，也为了提高打印质量，减少节距不均匀性是至关重要的。

如前面所述，通过下述方式可以改善节距不均匀性：通过更精确地加工旋转多角镜，以使旋转多角镜单元的自身的表面倾斜小；或者，另一可选的方式是，通过将旋转多角镜安装在电动机轴上以在旋转多角镜的旋转抽和电动机的旋转轴之间确保更好的平行性。

然而，在提高精确度方面存在限制，并且，不可能完全地去除安装误差或组装误差。

另一方面，可以通过如专利文献1所公开的方法来减少节距不均匀性，即，使沿着成像透镜的光轴传播的光束的副扫描截面中的波前像差位于光学偏转器侧上，而不是位于扫描表面上。

更具体地说，将图27中的焦线D在副扫描方向上的共轭点D’设置在图中的扫描表面7的左侧的位置上，并且，通过这样做，使偏转表面5a上的点P的共轭点P’更靠近扫描表面7。

这样使得减少扫描表面7上的光束在图30中的副扫描方向上的偏离量成为可能。结果，可以减少节距不均匀性，并且，可以提高打印质量。

然而，如果与专利文献1一样，通过如图中所观看到的那样将焦线D在副扫描截面中的共轭点D’设置在扫描表面7的左侧来减少节距不均匀性，从而副扫描方向上的像平面在扫描中心部分处的负侧(光学偏转器侧)上弯曲。

如果焦线的位置与偏转表面一致，则将避免像平面的弯曲。然而，在偏转表面上没有旋转轴的旋转多角镜的情况中，偏转表面和焦线的相对位置随着偏转表面的旋转而改变。

因此，除了有效扫描区域中的特定扫描位置以外，焦线的位置确实不与偏转表面一致。

换句话说，如果减少了节距不均匀性，则必定会在有效扫描区域中产生副扫描场曲。

发明内容

本发明提供一种光学扫描装置，通过该光学扫描装置，可以减少节距不均匀性，并且将副扫描方向上的场曲控制得小，该光学扫描装置最适合高速、高记录密度的打印，并且还能确保良好的打印质量。此外，本发明提供一种具有这种光学扫描装置的图像形成装置。

根据本发明的一个方面，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度窄，其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，其中，四次或更高次的非球面系数在主扫描方向上且从成像光学元件的扫描中心部分到成像光学元件的扫描末端部分改变，其中，在主扫描方向上的扫描中心部分处且在副扫描截面中的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值大于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值，并且，其中，在主扫描方向上的扫描末端部分处且在副扫描截面中的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值小于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值。

根据本发明的另一方面，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度窄，其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，其中，四次或更高次的非球面系数随着主扫描方向上的成像光学元件的坐标改变，其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描中心部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟，以及，其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描末端部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前(go ahead)。

根据本发明的另一方面，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度宽，其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，其中，四次或更高次的非球面系数在主扫描方向上且从成像光学元件的扫描中心部分到成像光学元件的扫描末端部分改变，其中，在副扫描截面中且在主扫描方向上的扫描中心部分处的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值小于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值，并且，其中，在副扫描截面中且在主扫描方向上的扫描末端部分处的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值大于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值。

根据本发明的另一方面，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度宽，其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，其中，四次或更高次的非球面系数随着主扫描方向上的成像光学元件的坐标改变，其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描中心部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前，以及，其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描末端部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

在本发明的这些方面中的一个优选形式中，光源装置包括至少两个发光元件。

该光源装置可以包括多个光源元件，其中每一个光源元件具有至少一个发光元件，并且，光学扫描装置还可以包括用于将从所述多个光源元件发出的光束沿着同一方向引导的光束组合装置。

在副扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束可以从相对于与所述旋转多角镜的偏转表面的旋转轴垂直的平面倾斜的方向入射。

在副扫描截面中，在遍及整个扫描范围内，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面可以设置成彼此成共轭的关系。

根据本发明的另一方面，提供一种图像形成设备，该图像形成设备包括：上述的光学扫描装置；设置在要被扫描的扫描表面上的感光元件；显影装置，用于用通过所述光学扫描装置扫描地偏转的光束对形成在所述感光元件上的静电潜像进行显影以产生调色剂图像；转印装置，用于将显影的调色剂图像转印到转印材料上；以及定影装置，用于将转印的调色剂图像定影在转印材料上。

根据本发明的另一方面，提供一种图像形成设备，该图像形成设备包括：上述的光学扫描装置；以及打印机控制器，用于将从外部机器供给的代码数据转换为图像信号(imagewise signal)，以及用于将图像信号输入到所述光学扫描装置中。

根据本发明的另一方面，提供一种彩色图像形成设备，该彩色图像形成设备包括：多个图像承载元件，其设置在上述的光学扫描装置的扫描表面处，并且被配置为形成不同颜色的图像。

该彩色图像形成设备还可以包括打印机控制器，该打印机控制器被配置为将从外部机器供给的彩色信号转换为不同颜色的图像数据(imagewise data)以及将图像数据输入到相应的光学扫描装置。

结合附图考虑下面对本发明的优选实施例的描述，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。

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主要部分的沿着主扫描方向的截面图。

图2是示出在本发明的第一实施例中由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的曲线图。

图3是示出在本发明的第一实施例中沿着副扫描方向的场曲的曲线图。

图4是示出在比较例1中由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的曲线图。

图5是示出在比较例1中沿着副扫描方向的场曲的曲线图。

图6是示出在比较例2中由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的曲线图。

图7是示出在比较例2中沿着副扫描方向的场曲的曲线图。

图8是示出在本发明的第一实施例中基于四次非球面系数的非球面量的曲线图。

图9是示出在本发明的第一实施例中在副扫描截面中的曲率半径的曲线图。

图10是示出在本发明的第一实施例中基于四次非球面系数的非球面量的曲线图。

图11是示出在本发明的第一实施例中在副扫描截面中的曲率半径的曲线图。

图12是根据本发明第三实施例的光学扫描装置的主要部分的沿着副扫描方向的截面图。

图13是在副扫描斜入射光学系统的副扫描截面中的示意图。

图14是过场型(over-field type)光学扫描装置在偏转表面周围的一部分的放大图。

图15是示出当图14的偏转表面处于状态A时的成像关系的视图。

图16是示出当图14的偏转表面处于状态B时的成像关系的视图。

图17是示出当图14的偏转表面处于状态C时的成像关系的视图。

图18是示出当在图15的偏转表面中出现倾斜误差时的状态的视图。

图19是示出当在图16的偏转表面中出现倾斜误差时的状态的视图。

图20是示出当在图17的偏转表面中出现倾斜误差时的状态的视图。

图21是示出在不足场型(under-field type)光学扫描装置中由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的状态的视图。

图22是根据本发明的一个实施例的图像形成设备的主要部分的沿着副扫描方向的截面图。

图23是根据本发明的一个实施例的彩色图像形成设备的主要部分的示意图。

图24是传统的光学扫描装置的主要部分的沿着主扫描方向的截面图。

图25是传统的光学扫描装置的主要部分的沿着副扫描方向的截面图。

图26是传统的光学扫描装置在偏转表面周围的一部分的放大图。

图27是示出当图26的偏转表面处于状态A时的成像关系的视图。

图28是示出当图26的偏转表面处于状态B时的成像关系的视图。

图29是示出当图26的偏转表面处于状态C时的成像关系的视图。

图30是示出当在图27的偏转表面中出现倾斜误差时的状态的视图。

图31是示出当在图28的偏转表面中出现倾斜误差时的状态的视图。

图32是示出当在图29的偏转表面中出现倾斜误差时的状态的视图。

图33是示出由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的视图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的优选实施例。

[实施例1]

[不足场型光学扫描装置]

图1是根据本发明第一实施例的光学扫描装置的主要部分的沿着主扫描方向的截面图(主扫描截面图)。

在下面的描述中，主扫描方向(Y方向)是指光束被偏转装置扫描地偏转的方向。副扫描方向(Z方向)是指与偏转装置的旋转轴平行的方向。

主扫描截面是指具有与副扫描方向(Z方向)平行地延伸的法线的平面。副扫描截面是指具有与主扫描方向(Y方向)平行地延伸的法线的平面。

在图1中，光源装置1由具有单个发光元件(发光点)的半导体激光器构成。

从光源装置1发出的光束通过准直透镜2转换为平行光束，该准直透镜2是第一光学元件。其后，该光束通过柱面透镜4仅仅在副扫描方向上会聚，该柱面透镜4是第二光学元件。

尽管本实施例中的第一光学元件2将光束的状态转换为平行光束，但是本发明并不限于此。该第一光学元件2可以将发散光束转换为具有较低发散度的发散光束或者会聚光束。

通过柱面透镜4仅仅在副扫描方向上会聚的光束经过孔径光阑3，通过该孔径光阑3，该光束的截面形状被调整。然后，该光束在旋转多角镜5的偏转表面(偏转反射表面)5a的附近被成像为在主扫描方向上延长的焦线形状，其中，该旋转多角镜5是偏转装置。

上述的准直透镜2和柱面透镜4的各元件是作为第一光学系统的输入光学系统LA的部件。

这里，将输入光学系统LA的光轴设置为相对于与旋转多角镜5的偏转表面5a的旋转轴垂直的平面在副扫描方向上具有预定的角度(例如，2.5度)，该预定的角度为非零。输入光学系统起到将从光源装置1发出的光束引导到旋转多角镜5的偏转表面5a的作用。

换句话说，在副扫描截面内，入射在旋转多角镜5的偏转表面5a上的光束从相对于与旋转多角镜5的偏转表面5a的旋转轴垂直的平面倾斜的方向入射。

本实施例的光学扫描装置包括不足场型光学扫描装置，其中，在主扫描截面内，来自输入光学系统LA的光束入射在旋转多角镜5的偏转表面5a上，其中，该光束的光束宽度比偏转表面5a的宽度窄。

此外，通过具有两个透镜61和62的成像光学系统6(第二光学系统)，被旋转多角镜5的偏转表面5a扫描地偏转的光束在扫描表面(感光鼓表面)7上被聚集为点状的形状，其中，该旋转多角镜5沿着图中的箭头5b的方向以恒定的角速度旋转。

然后，用被聚焦为点状的形状的光束沿着图中的箭头7b的方向以恒定的速度扫描扫描表面7。

在下文中，成像光学系统6将被称为“fθ透镜系统6”，透镜61将被称为“第一fθ透镜”，透镜62将被称为“第二fθ透镜”。

用8表示的是防尘玻璃，提供该防尘玻璃，以防止灰尘颗粒或调色剂颗粒进入光学扫描装置中。

请注意，在图1中，关于旋转多角镜5，仅仅示出其偏转表面5a。

这里，在主扫描截面内，fθ透镜系统6起到将被旋转多角镜5的偏转表面5a偏转地反射的平行光束在扫描表面7中成像为点形状的作用。

此外，在副扫描截面内，fθ透镜系统6起到使扫描表面7和通过柱面透镜4被成像在偏转表面5a上的成像位置(焦线位置)彼此成共轭的关系的作用，从而提供所谓的倾斜校正光学系统。

下面表1和表2示出在本实施例中的成像光学系统的特性。

现在，将每一个透镜表面与光学轴相交的点视为原点，将光学轴方向视为X轴，将主扫描截面内的与光学轴正交的轴视为Y轴，并且，将副扫描截面内的与光学轴正交的轴视为Z轴。然后，构成fθ透镜系统6的第一fθ透镜61和第二fθ透镜62的透镜表面的主扫描截面中的形状可以用下面的方程表示：

$x=\frac{y^2/R}{1+{(1-(1+k){(y/R)}^2)}^{1/2}}+\underset{i=4}{\overset{16}{\mathrm{\Σ}}}{B}_i{y}^i,$

其中，R是曲率半径，k是偏心率，B₄至B₁₆是非球面系数。

如果系数在Y的正侧(图中的上侧)和其负侧(图中的下侧)之间不同，则将下标u附着到正侧的系数上，同时将下标l附着到负侧的系数上。

第一fθ透镜61的透镜表面和第二fθ透镜62在旋转多角镜5侧处的表面二者在副扫描截面中的形状是在副扫描截面中具有曲率半径r的弓形的形状。

关于第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的在副扫描截面中的形状，它是包括四次项的非球面形状(非弓形的形状)，并且，它可以表示为如下：

$x=\frac{z^2/r^{\′}}{1+{(1-(1+k_z){(z/r^{\′})}^2)}^{1/2}}+\underset{j=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{E}_j{y}^j{z}^4+\underset{k=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{F}_k{y}^k{z}^6+\underset{l=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{G}_l{y}^l{z}^8+......,$

其中，k_z是偏心率。

这里，在副扫描截面中的曲率半径r’随着透镜表面的Y坐标连续地变化，并且，它表示为如下。

$\frac{1}{r^{\′}}=\frac{1}{r}+\underset{j=2}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{D}_j{y}^j,$

其中，r是在副扫描截面中的光学轴上的曲率半径，D₂到D₁₀是在副扫描截面中的曲率半径的变化的系数。

如果系数在Y的正侧(图2中的上侧)和其负侧(图2中的下侧)之间不同，则将下标u附着到正侧的系数上，同时将下标l附着到负侧的系数上。

此外，副扫描截面的四次非球面系数E_jy^j随着透镜表面的Y坐标连续地变化，并且，其形状可以用Y的十次函数表示。

这里，在表2中，“E-x”是指“10^-x”。

应该注意，尽管在本实施例中六次或更高次的非球面系数F_ky^k和G₁y¹是零次，但是，它们可以具有有限的值。

表1

表2

图2示出在偏转表面5a具有在副扫描方向上向上的倾斜误差5’的情况中由于表面倾斜所引起的本实施例中的扫描线弯曲，其中，该倾斜误差5’是由于加工误差而引起的。

图3示出本实施例中的副扫描方向上的场曲。

在图3中，“Sslice+”表示在副扫描方向上的光点直径变为85μm或更小的正侧散焦位置。类似地，“Sslice-”表示在副扫描方向上的光点直径变为85μm或更小的负侧散焦位置。

此外，“Scenter”表示“Sslice+”和“Sslice-”之间的中间散焦位置。

根据本实施例，当由于加工误差而导致在副扫描方向上向上的偏转表面5a的倾斜误差5’时由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量可以在整个有效扫描区域(±115mm)内保持为0.3μm或更小。因此，实现了良好的性能。

此外，副扫描方向上的场曲是P-P(峰至峰)0.7mm，并且，因此也满足良好的光学性能。

这里，为了解释本实施例的有益效果，描述本发明的比较例1和比较例2。

[比较例1]

下面表3和表4示出在比较例1中的成像光学系统的特性。

表3

表4

比较例1与本发明的第一实施例的不同之处在于，第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的形状为简单的弓形的形状。

这里，在副扫描截面中的曲率半径r’随着透镜表面的Y坐标连续地变化，并且，与第一实施例一样，它表示为如下。

$\frac{1}{r^{\′}}=\frac{1}{r}+\underset{j=2}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{D}_j{y}^j,$

其中，r是在副扫描截面中的光学轴上的曲率半径，D₂到D₁₀是在副扫描截面中的曲率半径的变化的系数。

如果系数在Y的正侧(图2中的上侧)和其负侧(图2中的下侧)之间不同，则将下标u附着到正侧的系数上，同时将下标l附着到负侧的系数上。

在比较例1中，D₂到D₁₀的值与第一实施例的那些不同。

图4示出在由于加工误差而导致偏转表面5a具有在副扫描方向上的向上的倾斜误差5’的情况中由于表面倾斜而引起的比较例1中的扫描线弯曲。

图5示出在比较例1中的副扫描方向上的场曲。

在图5中，“Sslice+”表示在副扫描方向上的光点直径变为85μm或更小的正侧散焦位置。类似地，“Sslice-”表示在副扫描方向上的光点直径变为85μm或更小的负侧散焦位置。

此外，“Scenter”表示“Sslice+”和“Sslice-”之间的中间散焦位置。

比较例1是传统的光学扫描装置的光学系统的例子，并且，焦线和扫描表面被设计为彼此共轭。因此，很好地校正了副扫描方向上的场曲，如图5所示。

然而，如果由于加工误差而导致偏转表面5a具有在副扫描方向上的向上的倾斜误差5’，则由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量在遍及整个有效扫描区域(±115mm)内都是P-P 3.2μm一样大，如图4所示。

将容易理解，通过在图27至图29中将偏转表面5a和扫描表面7上的点P和Q相对于fθ透镜系统6设置成在副扫描截面中成共轭的关系，由于表面倾斜产生的扫描线弯曲量可以减少。

然而，在这种情况中，在图27中，焦线D的共轭点D’位于扫描表面7的左手侧，如图中所观看到的那样，并且，在图28和图29中，焦线E的共轭点E’和F的共轭点F’位于扫描表面7的右手侧，如图中所观看到的那样。

因此，在副扫描方向上的像平面在扫描中心部分处向负侧弯曲，而在扫描末端部分处向正侧弯曲。

比较例2是这样设计的光学扫描装置的光学系统的例子。

[比较例2]

下面表5和表6示出本实施例中的成像光学系统的特性。

表5

表6

比较例2与如上所述的比较例1的不同之处在于，将在下述方程中的在副扫描截面中的光学轴上的曲率半径r以及副扫描截面中的曲率半径的变化系数D₂到D₁₀改变，以确保偏转表面上的点和扫描表面7在遍及整个有效扫描区域(整个扫描范围)内相对于fθ透镜系统6在副扫描截面中彼此共轭：

$\frac{1}{r^{\′}}=\frac{1}{r}+\underset{j=2}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{D}_j{y}^j,$

该方程表示第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的形状。

这里，如果系数在Y的正侧(图2中的上侧)和其负侧(图2中的下侧)之间不同，则将下标u附着到正侧的系数上，同时将下标l附着到负侧的系数上。

图6示出在由于加工误差而导致偏转表面5a具有在副扫描方向上的向上的倾斜误差5’的情况中由于表面倾斜而引起的比较例2中的扫描线弯曲。

比较例2被布置为使得偏转表面上的点和扫描表面7在遍及整个有效扫描区域内相对于fθ透镜系统6在副扫描截面中彼此共轭。

因此，当由于加工误差而导致在副扫描方向上的向上的偏转表面5a的倾斜误差5’时由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量可以在整个有效扫描区域(±115mm)内保持为0.3μm或更小。因此，实现了良好的性能。

图7示出在比较例2中的副扫描方向上的场曲。

在图7中，“Sslice+”表示在副扫描方向上的光点直径变为85μm或更小的正侧散焦位置。类似地，“Sslice-”表示在副扫描方向上的光点直径变为85μm或更小的负侧散焦位置。

此外，“Scenter”表示“Sslice+”和“Sslice-”之间的中间散焦位置。

由此可知，为了减少由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量，在副扫描方向上的像平面在扫描中心部分处向负侧弯曲，同时它在扫描末端部分处向正侧弯曲。

如上所述，如果将校正由于偏转表面5a的倾斜而引起的扫描线弯曲，则与比较例2中一样，作为其结果，副扫描方向上的像平面必定会弯曲。

根据本实施例，如图2和图3所示，当由于加工误差而导致在副扫描方向上的向上的偏转表面5a的倾斜误差5’时由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量可以在整个有效扫描区域(±115mm)内保持为0.3μm或更小。因此，实现了良好的性能。

另外，在本实施例中，副扫描方向上的场曲是P-P 0.7mm一样好。因此，同时实现优良的性能。

下面将描述其方法。

本实施例的特征在于，第二fθ透镜62在扫描表面7处的透镜表面的副扫描截面中的形状为由如下方程表示的包含四次项的非球面的形状(非弓形的形状)。

$x=\frac{z^2/r^{\′}}{1+{(1-(1+k_z){(z/r^{\′})}^2)}^{1/2}}+\underset{j=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{E}_j{y}^j{z}^4+\underset{k=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{F}_k{y}^k{z}^6+\underset{l=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{G}_l{y}^l{z}^8+......$

由此方程可知，在副扫描截面内的四次非球面系数E_jy^j随着作为光学表面的透镜表面的Y坐标连续地变化，并且，该形状可以用Y的十次函数表示。

在本实施例中，在副扫描截面中的光学轴上的曲率半径r以及在副扫描截面中的曲率半径的变化系数D₂到D₁₀与比较例2中的那些相同。

也就是说，使偏转表面上的点和扫描表面7在遍及整个有效扫描区域内相对于fθ透镜系统6在副扫描截面中彼此共轭。

另一方面，如果采用这种布置，与比较例2中一样，在副扫描方向上的像平面在扫描中心部分处向负侧弯曲，而在扫描末端部分处向正侧弯曲。

鉴于此原因，在本实施例中，将在扫描中心部分处的副扫描截面中的波面形状制作成如下。

也就是说，像平面这样成形，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，从第二fθ透镜62在扫描表面侧处的透镜表面射出且根据副扫描截面中的四次非球面项被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

在此布置中，可以使副扫描截面中的波前像差为最小的位置更靠近扫描表面7。

因此，可以使副扫描方向上的像平面更接近扫描表面7，同时保持偏转表面5a和扫描表面7的共轭关系。

此外，将在扫描末端部分处的副扫描截面中的波面形状制作为如下。

也就是说，像平面这样成形，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，从第二fθ透镜62在扫描表面侧处的透镜表面射出且根据副扫描截面中的四次非球面项被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

在此布置中，可以使副扫描截面中的波前像差最小的位置更靠近扫描表面7。

因此，可以使副扫描方向上的像平面更接近扫描表面7，同时保持偏转表面5a和扫描表面7的共轭关系。

在本实施例中，关于第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的形状，引入四次非球面项，并且非球面系数随着作为光学表面的透镜表面的Y坐标改变。

这里，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描中心部分时从fθ透镜系统6射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

此外，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描末端部分时从fθ透镜系统6射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

在此布置中，当由于加工误差而导致在副扫描方向上的向上的偏转表面5a的倾斜误差5’时由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量可以在整个有效扫描区域(±115mm)内保持为0.3μm或更小。因此，实现了良好的性能。

另外，副扫描方向上的场曲是P-P 0.7mm一样好。因此，同时实现优良的性能。

表7示出在本实施例中的第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的四次非球面系数。

由此可知，四次非球面系数随着作为光学表面的透镜表面的Y坐标而改变。

表7

图8示出作为一个例子的在扫描中心部分(表7中的零图像高度)处的根据第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的四次非球面系数的非球面量。

在图8中，纵轴示出在副扫描截面中的透镜表面坐标，点零对应于主光线所经过的位置。

此外，图9示出在扫描中心部分(表7中的零图像高度)处的第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的曲率半径。

在图9中，纵轴示出作为光学表面的透镜表面在副扫描截面中的坐标，并且，点零对应于主光线所经过的位置。

由图9可知，与副扫描方向上的透镜表面的中心部分的在副扫描截面中的曲率半径的绝对值相比较，外围部分的在副扫描截面中的曲率半径的绝对值大。

通过按如上所述的那样设置第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的形状，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，从第二fθ透镜62射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

此外，图10示出作为一个例子的在正侧扫描末端部分(表7中的图像高度115)处的根据第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的四次非球面系数的非球面量。

在图10中，纵轴示出在副扫描截面中的透镜表面坐标，并且，点零对应于主光线所经过的位置。

此外，图11示出在正侧扫描末端部分(表7中的图像高度115)处的第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的曲率半径。

在图11中，纵轴示出在副扫描截面中的透镜表面坐标，并且，点零对应于主光线所经过的位置。

由图11可知，与副扫描方向上的透镜表面的中心部分的在副扫描截面中的曲率半径的绝对值相比较，外围部分的在副扫描截面中的曲率半径的绝对值小。

通过按如上所述的那样设置第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的副扫描截面中的形状，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，从第二fθ透镜62射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

如上所述，在本实施例中，关于第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的形状，引入四次非球面项，并且非球面系数随着作为光学表面的透镜表面的Y坐标改变。

这里，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描表面上的扫描中心部分时被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟；然而，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描表面上的扫描末端部分时被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

在此布置中，当由于加工误差而导致在副扫描方向上的向上的偏转表面5a的倾斜误差5’时由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量可以在整个有效扫描区域(±115mm)内保持为0.3μm或更小。因此，实现了良好的性能。

另外，副扫描方向上的场曲是P-P 0.7mm一样好。因此，同时实现优良的性能。

请注意，尽管在本实施例中在副扫描截面内引入了四次非球面项，但是，如果它是偶数次，则除了四次项以外还可以引入六次项。另一可选的方式是，可以只引入六次项，并且，甚至在此情形下，也可以得到类似的有益结果。

在具有类似的有益结果的同时，还可以引入更高次项。

本实施例中的光源装置由具有单个发光元件的半导体激光器构成，并且，旋转多角镜5的表面的数目是四个(4个)。

如果本实施例的光学扫描装置应用于图像分辨率600 DPI的图像形成设备，则由于表面倾斜所引起的扫描线弯曲而导致的节距不均匀性的周期为：

25.4/600＊4＝0.1693(mm)。

由于在这种情况下节距比根据人的视觉系统的可见敏感度特性的最显著的0.25至5mm的节距更精细，所以这在视力方面是稍微有益的。另外，由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量在光学上减少到0.3μm或更小。

因此，能够实现更高精度的图像输出。

应该注意，尽管在本实施例中成像光学系统6由两个成像光学元件构成，但是本发明并不限于此。它可以由一个或多个成像光学元件构成。

[实施例2]

下面将解释本发明的第二实施例。

该实施例与上述第一实施例的不同之处在于，作为光源装置1，使用包括四个发光元件的单片多束半导体激光器。

其余部分的结构和光学功能与第一实施例相似，因此获得类似的有益结果。

更具体地说，在本实施例中，光学系统仅仅使用第一实施例的光学系统，对于更高的速度，使用具有四个发光元件的单片多束半导体激光器作为光源装置1。

与前述的第一实施例一样，旋转多角镜5的表面的数目是四个(4)。

因此，如果本实施例的光学扫描装置应用于图像分辨率600 DPI的图像形成设备，则由于表面倾斜而导致的扫描线弯曲的节距不均匀性的周期为：

25.4/600＊4＊4＝0.6773(mm)。

在视觉上与上述大致一样的节距不均匀性是非常显著的。

如果与前述的比较例1中一样，由于表面倾斜所引起的扫描线弯曲的量是P-P 3.2μm一样大，则它是劣化图像质量的主要因素。

在本实施例中，即使多个(4个)发光元件用作光源装置以实现更高的速度，由于表面倾斜所引起的扫描线弯曲的量也可以限制到0.3μm或更小的非常小的量。

结果，在本实施例中，实现高精度的图像输出。

请注意，尽管本实施例示出使用由多个发光元件(具体地说，四个发光元件)构成的单片多束半导体激光器的例子，但是本发明并不限于此。

例如，可以是多个单束半导体激光器(发光元件)，其中，每一个单束半导体激光器由单个发光元件构成，并且，从多个光源元件发出的一条或多条光束可以通过已知类型的光束合成装置组合，并且被引导到同一方向。在这种情形下，可以获得类似的有益结果。

此外，可以使用多个单片多束半导体激光器(发光元件)，其中，每一个单片多束半导体激光器由多个发光元件构成，并且，这些光束可以通过已知类型的光束合成装置组合，并且被引导到同一方向。在这种情形下，可以获得类似的有益结果。

[实施例3]

图12是根据本发明的第三实施例的光学扫描装置的主要部分的沿着副扫描方向的截面图(副扫描截面图)。

该实施例与前述第一实施例的不同之处在于，本发明的光学扫描装置应用于彩色图像形成设备。

其余部分的结构和光学功能与第一实施例相似，因此获得类似的有益结果。

应该注意，正在主扫描方向上扩大的光学布置与上述第一实施例的图1一样。

更具体地说，本实施例具有这样的结构，即，为了将第一实施例的光学扫描装置的光学系统应用到彩色图像形成设备，将多条光束入射在单个旋转多角镜5上，以同时对多个扫描表面(感光鼓表面)7-1和7-2进行光扫描。

在本实施例中，光学部件使用第一实施例的那些，并且，输入光学系统这样设置，以在副扫描方向上从上方和下方提供2.5度的角度(不等于零的有限的角度)。

关于fθ透镜系统6，第一fθ透镜61设置为具有与第一实施例的姿态相同的姿态，并且，分别以向上的2.5度的角度和向下的2.5度的角度从旋转多角镜5扫描地偏转的光束入射在同一第一fθ透镜61的上部位置和下部位置处。

从第一fθ透镜61向扫描表面7-1射出的光束被反射镜A-1反射，然后它入射在第二fθ透镜62上。其后，该光束被反射镜A-2反射，并且它扫描扫描表面7-1。

另一方面，从第一fθ透镜61向扫描表面7-2射出的光束直接入射在具有相同形状且分开设置的另一个第二fθ透镜62上。然后，该光束被反射镜B反射，并且，它扫描扫描表面7-2。

在本实施例中，彩色图像形成设备通过并排地设置图12所示的两个光学扫描装置来构成。

如果相对于每一个独立的颜色(C、M、Y和B颜色)，使用旋转多角镜，则整体系统将变大。由于此原因，彩色图像形成设备通常使用与本实施例一样的结构，即，光束以预定的角度从副扫描方向倾斜地入射在旋转多角镜5上并因此被反射。

其后，这种结构将称为“副扫描斜入射光学系统”。

在这种副扫描斜入射光学系统中，除了由于上述的旋转多角镜5的偏转表面5a的表面倾斜所引起的扫描线弯曲而导致节距不均匀性以外，还存在由于副扫描斜入射光学系统所特有的偏转表面5a的偏心而导致的节距不均匀性的问题。

下面将解释由于偏转表面5a的偏心而导致的节距不均匀性。

图13是在副扫描截面中的副扫描斜入射光学系统的示意图。

在图13中，来自输入光学系统LA的光束从下方倾斜地入射在偏转表面5a上，同时，该光束相对于主扫描平面在副扫描方向上限定角度θ，如图中所观看到的那样。然后，被偏转表面5a反射的光束以角度θ斜向上地反射，如图中所观看到的那样，并且，它入射在fθ透镜系统6上，接着，光束到达(被成像在)扫描表面7上。

图13用实线示出此时的光束的主光线。

另一方面，将考虑偏转表面5a相对于虚线位置5’偏心距离L的情况。

被偏心的偏转表面5a’反射的光束沿着图中用点线示出的光路传播，并且，该光束到达扫描表面7。这里，光束的入射位置在副扫描方向上朝下偏移距离δz。

基于在副扫描方向上的斜入射角θ、偏转表面5a的偏心量L和在副扫描截面上的fθ透镜系统6的横向放大率β，固定地确定偏离量δz，并且它表示为：

δz＝zLβtanθ。

偏转表面5a的偏心量L通过下述的累积而增加：

(I)在加工中产生的从旋转多角镜5的旋转中心到每一个偏转表面的距离的离差(dispersion)；

(II)在旋转多角镜5的旋转中心处形成以接收电动机轴的镗孔的直径的误差；以及

(III)旋转多角镜5安装在其上的电动机轴的直径的误差。

因此，通常，存在约20μm到30μm的偏心量。

例如，如果在下述条件下参照图13进行计算：θ＝3度，L＝20μm，以及在副扫描方向上的fθ透镜系统6的横向放大率β是β＝1.5×，则偏离量δz为如下。

δz＝2*20μm*1.5*tan3°＝3.14μm

这里，在图13中，在扫描表面7上，扫描线在扫描方向上向下偏移3.14μm。

请注意，如果偏转表面5a的偏心在与图13的偏心方向相反的方向上，则扫描线将在副扫描方向上向上偏离相同的量。

通常，旋转多角镜的偏转表面5a具有不同的偏心量，并且，在同一方向上，偏心是不均匀的。

这意味着扫描表面被在副扫描方向上向上或向下偏离的扫描线周期性地扫描，并且，这导致图像的节距不均匀性。

如上所述，在满足彩色图像形成设备并使用本实施例的副扫描斜入射光学系统的光学扫描装置中，增加了由于旋转多角镜5的偏转表面5a的偏心而引起的节距不均匀性。

因此，与同前述的第一实施例一样的用于在主扫描平面上扫描的光学扫描装置相比较，节距不均匀性非常容易出现。

因此，在本实施例的副扫描斜入射光学系统中，减少由于表面倾斜所引起的扫描线弯曲而导致的节距不均匀性是至关重要的。

在本实施例中，在副扫描方向上的斜入射角θ是2.5度，并且，在副扫描截面中的fθ透镜系统6的横向放大率β是1.265×。

在考虑没有执行特殊精密加工的情况下，假设偏转表面5a的偏心量L为约20μm。

在副扫描方向上的扫描表面7上的偏离量δz为如下。

δz＝2*20μm*1.265*tan 2.5°＝2.21μm

因此，将会出现2.21μm的节距不均匀度。

在本实施例中由于表面倾斜所引起的扫描线弯曲而导致的节距不均匀度是0.3μm，与第一实施例相同，并且，当考虑由于偏转表面5a的偏心而引起的2.21μm的节距不均匀度时，这意味着在最大值处产生2.51μm的节距不均匀度。

这里，如果诸如前述的比较例1之类的光学扫描装置用作本实施例的光学扫描装置，则仅仅通过由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲，将产生3.2μm一样大的节距不规则度。

此外，将增加由于偏转表面5a的偏心而引起的2.21μm的节距不均匀度。因此，在最大值处将存在5.41μm的节距不均匀度。

大于5μm的节距不均匀度将相当大地降低图像质量，尤其，它根本不允许高精度的彩色图像。

在本实施例中，鉴于此，在副扫描斜入射光学系统中，关于第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面的形状，引入四次非球面项，并且，其非球面系数随着该透镜表面的Y坐标而改变。

这里，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，从fθ透镜系统6射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

此外，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描末端部分时从fθ透镜系统6射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

在此布置中，当由于加工误差而导致在副扫描方向上的向上的偏转表面5a的倾斜误差5’时由于表面倾斜而引起的扫描线弯曲的量可以在整个有效扫描区域(±115mm)内保持为0.3μm或更小。因此，实现了良好的性能。

此外，副扫描方向上的场曲是与P-P(峰至峰)0.7mm一样好，因此实现良好的性能。

作为这样的结果，即使考虑由于副扫描斜入射光学系统所特有的偏转表面5a的偏心而引起的2.21μm的节距不均匀度，也可以将节距不均匀度的最大值控制为2.51μm一样小。

[过场型光学扫描装置]

前面已经参考称为“不足场型光学扫描装置”的例子进行了描述，在“不足场型光学扫描装置”中，入射在偏转表面5a上的光束在主扫描方向上的宽度比偏转表面5a在主扫描方向上的宽度窄。

近来，已经广泛地使用称为“过场型光学扫描装置”的光学扫描装置，在“过场型光学扫描装置”中，入射在偏转表面5a上的光束在主扫描方向上的宽度比偏转表面5a在主扫描方向上的宽度宽，并且，如果具有大量的偏转表面，则旋转多角镜的尺寸不会大，这非常便于加快速度。

图14是过场型光学扫描装置的偏转表面周围的一部分的放大图，在过场型光学扫描装置中，入射在偏转表面5a上的光束在主扫描方向上的宽度比偏转表面5a在主扫描方向上的宽度宽。

在图中用I表示的是来自光源装置的入射在旋转多角镜上的光束的主光线。

用A、B和C示出的是旋转多角镜5的偏转表面5a的偏转状态。

具体地说，状态A示出当被偏转表面5a扫描地偏转的光束扫描扫描表面7的中心部分时的旋转多角镜5。

入射在偏转表面5a上的光束I的宽度大于偏转表面5a的宽度，并且，因此，入射在处于状态A中的偏转表面5a上的光束部分在与偏转表面5a相交的点P处沿着朝A’的方向向右反射，如图中所观看到的那样。然后，该光束入射在位于右手侧上的fθ透镜系统6上，如图中所观看到的那样。

状态B示出当被偏转表面5a扫描地偏转的光束扫描扫描表面7的上末端部分时的旋转多角镜5。

入射在偏转表面5a上的光束I的宽度大于偏转表面5a的宽度，并且，因此，入射在处于状态B中的偏转表面5a上的光束部分在与偏转表面5a相交的点Q处沿着朝B’的方向被反射到右上方，如图中所观看到的那样。然后，该光束入射在fθ透镜系统6上。

状态C示出当被偏转表面5a扫描地偏转的光束扫描扫描表面7的下末端部分时的旋转多角镜5。

入射在偏转表面5a上的光束I的宽度大于偏转表面5a的宽度，并且，因此，入射在处于状态C中的偏转表面5a上的光束部分在与偏转表面5a相交的点R处沿着朝C’的方向被反射到右下方，如图中所观看到的那样。然后，该光束入射在fθ透镜系统6上。

这里，柱面透镜4在副扫描方向上的折光能力(refractingpower)及其位置这样设置，使得通过柱面透镜4(未示出)成像的焦线(线图像)的成像位置(在副扫描方向上的成像位置)近似位于图中的点P和点Q之间的中间处。

此外，通过成像光学系统6使通过柱面透镜4成像的焦线和扫描表面7在副扫描方向上保持彼此共轭的关系。

图15示出当图14的偏转表面5a处于状态A时，即，当正被扫描地偏转的光束正扫描扫描表面7的中心部分时，在副扫描截面中的成像关系。

如参照图14所已经解释的那样，通过柱面透镜4成像的焦线的成像位置(在副扫描方向上的成像位置)近似位于点P与点Q和R之间的中间位置处。

因此，在图15中，从图的左边入射在偏转表面5a上的光束的焦线D(焦线的位置D)位于偏转表面5a之后(图的右手侧)。点P是入射在偏转表面5a上的光束被反射的位置。

这里，由于通过成像光学系统6使焦线D和扫描表面7在副扫描截面中彼此共轭，所以，焦线D的副扫描截面中的共轭点与扫描表面7一致。在图15中，它示出为D’。

另一方面，在偏转表面5a上的点P的共轭点位于图中的扫描表面7的向左的方向P’上。

图16示出当图14的偏转表面5a处于状态B时，即，当正被扫描地偏转的光束正扫描扫描表面7的上末端部分时，在副扫描截面中的成像关系。

因此，在图16中，从图的左边入射在偏转表面5a上的光束的焦线E(焦线的位置E)位于偏转表面5a之前(图的左手侧)。

点Q是入射在偏转表面5a上的光束被反射的位置。

这里，由于通过fθ透镜系统6使焦线E和扫描表面7在副扫描截面中彼此共轭，所以，焦线E的副扫描截面中的共轭点与扫描表面7一致。在图16中，它示出为E’。

另一方面，在偏转表面5a上的点Q的共轭点位于图中的扫描表面7的向右的方向Q’上。

此外，图17示出当图14的旋转多角镜5处于状态C时，即，当正被扫描地偏转的光束正扫描扫描表面7的下末端部分时，在副扫描截面中的成像关系。

在图17中，从图的左边入射在偏转表面5a上的光束的焦线F(焦线的位置F)位于偏转表面5a之前(图的左手侧)。

点R是入射在偏转表面5a上的光束被反射的位置。

这里，由于通过fθ透镜系统6使焦线F和扫描表面7在副扫描截面中彼此共轭，所以，焦线F的副扫描截面中的共轭点与扫描表面7一致。

在图17中，它示出为F’。

另一方面，在偏转表面5a上的点R的共轭点位于图中的扫描表面7的向右的方向R’上。

这里，图18示出由于加工误差所引起的图15的偏转表面5a在副扫描方向上的向上的倾斜误差。

在图18中，为了更好地理解，仅仅示出了主光线。

从图的左边入射在偏转表面5a上的光束在偏转表面5a上的点P处被斜向上地反射，如图中所观看到的那样，该偏转表面5a位于焦线D的左手侧，并且，该偏转表面具有在副扫描方向上向上地产生的倾斜误差。

然后，在偏转表面5a上的点P处斜向上地反射的光束朝位置P’的方向被引导，相对于fθ透镜系统6，该位置P’是点P的共轭点。

因此，在偏转表面5a上的点P处斜向上地反射的光束到达扫描表面7上的某一位置处，该位置在副扫描方向上是向下偏离的，如图中所观看到的那样。

图19示出由于加工误差所引起的图16的偏转表面5a在副扫描方向上的向上的倾斜误差。

在图19中，与图18一样，为了更好地理解，仅仅示出主光线。

从图的左边入射在偏转表面5a上的光束在偏转表面5a上的点Q处被斜向上地反射，如图中所观看到的那样，该偏转表面5a位于焦线E的右手侧，并且，该偏转表面具有在副扫描方向上向上地产生的倾斜误差。

然后，在偏转表面5a上的点Q处斜向上地反射的光束朝位置Q’的方向被引导，相对于fθ透镜系统6，该位置Q’是点P的共轭点。

因此，在偏转表面5a上的点Q处斜向上地反射的光束到达扫描表面7上的某一位置处，该位置在副扫描方向上是向上偏离的，如图中所观看到的那样。

此外，图20示出了由于加工误差所引起的图17的偏转表面5a在副扫描方向上的向上的倾斜误差。

在图20中，与图18一样，为了更好地理解，仅仅示出主光线。

从图的左边入射在偏转表面5a上的光束在偏转表面5a上的点R处被斜向上地反射，如图中所观看到的那样，该偏转表面5a位于焦线F的右手侧，并且，该偏转表面具有在副扫描方向上向上地产生的倾斜误差。

然后，在偏转表面5a上的点R处斜向上地反射的光束朝位置R’的方向被引导，相对于fθ透镜系统6，该位置R’是点P的共轭点。

因此，在偏转表面5a上的点R处斜向上地反射的光束到达扫描表面7上的某一位置处，该位置在副扫描方向上是向上偏离的，如图中所观看到的那样。

因此，由于上述现象，扫描表面7上的扫描线弯曲，例如，如图21中所示的那样弯曲。

因此，在过场型光学扫描装置中，与涉及不足场型光学扫描装置的第一实施例一样，应该校正由于偏转表面5a的表面倾斜所引起的扫描线弯曲。

为此，在副扫描截面中，应该使偏转表面上的点和扫描表面7在遍及整个有效扫描区域(整个扫描范围)内相对于fθ透镜系统6在副扫描截面中共轭。

在这种情形下，副扫描方向上的像平面将在扫描中心部分处向正侧弯曲，而在扫描末端部分处向负侧弯曲，这与不足场型光学扫描装置的情况相反。

因此，为了使用过场型光学扫描装置获得与第一实施例一样的有益效果，更高次项中的至少四次非球面项应该被引入到fθ透镜系统6的至少一个透镜表面的副扫描截面形状中。

然后，至少四次非球面系数或者更高次非球面系数应该随着fθ透镜的透镜纵向方向上的Y坐标而改变。

这里，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描中心部分时从fθ透镜系统6射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

此外，这样进行改变，即，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当光束扫描扫描末端部分时从fθ透镜系统6射出且被成像在扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

作为一个例子，fθ透镜系统6可以与第一实施例一样由两个透镜构成。如果四次非球面项被引入到第二fθ透镜62在扫描表面7侧处的透镜表面中，则结构可以是如下。

也就是说，将在表7中的零图像高度(透镜中心部分)处的四次非球面系数设置为负值，以便使透镜表面的外围部分在副扫描截面中的曲率半径的绝对值比透镜表面的中心部分在副扫描截面中的曲率半径的绝对值小。

然后，将在图像高度±115(透镜外围部分)处的四次非球面系数设置为正值，以便使透镜表面的外围部分在副扫描截面中的曲率半径的绝对值比透镜表面的中心部分在副扫描截面中的曲率半径的绝对值大。为此，系数E_j可以设置为满足下述关系。

$x=\frac{z^2/r^{\′}}{1+{(1-(1+k_z){(z/r^{\′})}^2)}^{1/2}}+\underset{j=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{E}_j{y}^j{z}^4+\underset{k=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{F}_k{y}^k{z}^6+\underset{l=0}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{G}_l{y}^l{z}^8+......$

应该注意，尽管在本实施例中六次或更高次的非球面系数F_ky^k和G₁y¹是零次，但是它们可以具有有限的值。

[图像形成设备的实施例]

图22是根据本发明的实施例的图像形成设备的主要部分的沿着副扫描方向的示意性截面图。在图中总体地用104表示的是图像形成设备。

例如，图像形成设备104接收从外部机器117例如个人计算机供给到其上的代码数据Dc。然后，通过该设备内的打印机控制器111，将代码数据Dc转换为图像数据(点数据)Di。

然后，将图像数据Di输入到光学扫描单元(多束光学扫描装置)100，该光学扫描单元是根据前述实施例中的任意一个实施例配置的。光学扫描单元100产生已经根据图像数据Di调制过的光束103，并且，使用该光束103，沿着主扫描方向扫描感光鼓101的感光表面。

感光鼓101通过电动机115顺时针地旋转，其中，该感光鼓101是静电潜像承载元件(感光元件)。通过此旋转，感光鼓101的感光表面相对于光束103沿着与主扫描方向正交的副扫描方向移动。

设置在感光鼓101的正上方的是充电辊102，该充电辊102与感光鼓表面接触，以对鼓表面均匀地进行充电。将通过光学扫描单元100扫描的光束103投射到已经通过充电辊102充电的感光鼓101表面上。

如上所述，已经根据图像数据Di对光束103进行调制。通过用该光束103照射感光鼓101，在感光鼓101表面上形成静电潜像。然后，通过显影装置107，将由此形成的静电潜像显影为调色剂图像，其中，该显影装置107相对于感光鼓101的旋转方向设置在光束103的照射位置的下游的位置处，并且与感光鼓101接触。

通过被设置成与感光鼓101相对的转印辊108，将这样通过显影装置107显影的调色剂图像转印到感光鼓101的下方的转印片材(sheet)(转印材料)112上。

转印片材112可以储存在位于感光鼓之前(在右手侧处，如图15所观看到的那样)的片材盒(sheet cassette)109中，但是，这些转印片材可以手动地供给。在片材盒109的末端部分处存在片材供给辊110，以便将盒109中的每一张纸112都供给到片材供给路径中。

将具有以上述方式被转印到其上的未定影的调色剂图像的纸张112传送到位于感光鼓101的后面(在左手侧处，如图22所观看到的那样)的定影装置。定影装置包括具有内置的定影加热器(未示出)的定影辊113和设置成与定影辊113压力接触的挤压辊114。在定影辊113和挤压辊114之间的压力接触区域处，在压力下加热从图像转印台供给的转印片材112，从而将转印片材112上的未定影的调色剂图像定影在其上。

在定影辊113的后面，存在片材排出辊116，该片材排出辊116起到将图像定影的片材112从图像形成设备排出的作用。

尽管在图22中没有示出，但是，除了前述的数据转换功能以外，打印机控制器111还具有各种功能，例如，用于控制图像形成设备内的电动机115或任何其它部件以及光学扫描单元内的多角形电动机(稍后将描述)。

[彩色图像形成设备的实施例]

图23是根据本发明的实施例的彩色图像形成设备的主要部分的示意图。该实施例涉及一种串联型(tandem type)彩色图像形成设备，其中，设置四个光学扫描装置(多束光学扫描装置)，以当对应的感光鼓(图像承载元件)的表面彼此平行时记录图像数据。

在图23中，通常用360表示的是彩色图像形成设备，用311、312、313和314表示的是具有根据前述实施例中的任意一个实施例的结构的光学扫描装置。用341、342、343和344表示的是感光鼓(图像承载元件)，用321、322、323和324表示的分别是显影装置。用351表示的是传送带。

在图23中，例如，彩色图像形成设备360接收从外部机器352例如个人计算机供给到其上的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的彩色信号。通过图像形成设备内的打印机控制器353，这些彩色信号被转换为与C(青色)、M(品红色)、Y(黄色)和B(黑色)相对应的图像数据(点数据)。

这些图像数据分别输入到光学扫描装置311、312、313和314。作为响应，这些光学扫描装置产生已经根据相关的图像数据调制过的光束331、332、333和334。通过这些光束，沿着主扫描方向扫描感光鼓341、342、343和344的感光表面。

在本实施例的彩色图像形成设备中，设置两对光学扫描装置(311，312)和(313，314)，并且，这些光学扫描装置分别对应于C(青色)、M(品红色)、Y(黄色)和B(黑色)的颜色。这些扫描装置可以彼此并联地操作，以在感光鼓341、342、343和344的表面上分别记录图像信号，从而可以高速度地打印彩色图像。

如上所述，本实施例的彩色图像形成设备使用四个光学扫描装置311、312、313和314，以通过使用基于相应的图像数据的光束在对应的感光鼓341、342、343和344的表面上分别产生不同颜色的潜像。其后，这些图像被重叠地转印到记录片材上，从而在该片材上产生单个全色图像。

关于外部机器52，例如，可以使用具有CCD传感器的彩色图像读取机。在这种情形下，该彩色图像读取机和彩色图像形成设备60提供彩色数字复印机。

虽然已经参考本文所公开的结构对本发明进行了描述，但是本发明并不限于所阐述的这些细节，并且，本申请应该覆盖可以在改进的目的或者下述权利要求的范围内的这些变形或改变。

Claims (12)

1.一种光学扫描装置，包括：

光源装置；

具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；

输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及

成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；

其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，

其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度窄，

其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，

其中，四次或更高次的非球面系数在主扫描方向上且从成像光学元件的扫描中心部分到成像光学元件的扫描末端部分改变，

其中，在副扫描截面中且在主扫描方向上的扫描中心部分处的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值大于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值，并且，

其中，在副扫描截面中且在主扫描方向上的扫描末端部分处的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值小于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值。

2.一种光学扫描装置，包括：

光源装置；

具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；

输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及

成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；

其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，

其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度窄，

其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，

其中，四次或更高次的非球面系数随着主扫描方向上的成像光学元件的坐标改变，

其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描中心部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟，并且，

其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描末端部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前。

3.一种光学扫描装置，包括：

光源装置；

具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；

输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及

成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；

其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，

其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度宽，

其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，

其中，四次或更高次的非球面系数在主扫描方向上且从成像光学元件的扫描中心部分到成像光学元件的扫描末端部分改变，

其中，在副扫描截面中且在主扫描方向上的扫描中心部分处的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值小于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值，并且，

其中，在副扫描截面中且在主扫描方向上的扫描末端部分处的成像光学元件的非弓形形状中，在副扫描方向上的成像光学元件的末端部分处的曲率半径的绝对值大于在副扫描方向上的成像光学元件的中心部分处的曲率半径的绝对值。

4.一种光学扫描装置，包括：

光源装置；

具有多个偏转表面的旋转多角镜，其被配置为使从所述光源装置的发光元件发出的光束扫描地偏转；

输入光学系统，其被配置为将从所述光源装置的发光元件发出的光束引导到所述旋转多角镜的偏转表面；以及

成像光学系统，其被配置为将被所述旋转多角镜的偏转表面扫描地偏转的光束成像在要被扫描的扫描表面上；

其中，在副扫描截面中，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系，

其中，在主扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束的束宽度比所述旋转多角镜的偏转表面的宽度宽，

其中，所述成像光学系统包括至少一个成像光学元件，并且，其中，所述至少一个成像光学元件的至少一个光学表面在副扫描截面中具有这样的形状，该形状包括包含四次或更高次的非球面系数的非弓形形状，

其中，四次或更高次的非球面系数随着主扫描方向上的成像光学元件的坐标改变，

其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描中心部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处超前，并且，

其中，这样进行所述改变，即，就波面的行进方向而言，相对于副扫描方向上的旁轴图像点周围的参考球形表面，当扫描主扫描方向上的扫描表面的扫描末端部分时被成像在副扫描截面中的扫描表面上的波面在副扫描方向上的末端部分处延迟。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置，其中，所述光源装置包括至少两个发光元件。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置，其中，所述光源装置包括多个光源元件，每一个光源元件具有至少一个发光元件，并且，所述光学扫描装置还包括用于将从所述多个光源元件发出的光束沿着同一方向引导的光束组合装置。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置，其中，在副扫描截面中，入射在所述旋转多角镜的偏转表面上的光束从相对于与所述旋转多角镜的偏转表面的旋转轴垂直的平面倾斜的方向入射。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置，其中，在副扫描截面中，在遍及整个扫描范围内，所述旋转多角镜的偏转表面和扫描表面被设置成彼此成共轭的关系。

9.一种图像形成设备，包括：

如权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置；

设置在要被扫描的扫描表面上的感光元件；

显影装置，用于用被所述光学扫描装置扫描地偏转的光束对形成在所述感光元件上的静电潜像进行显影以产生调色剂图像；

转印装置，用于将显影的调色剂图像转印到转印材料上；以及

定影装置，用于将转印的调色剂图像定影在转印材料上。

10.一种图像形成设备，包括：

如权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置；以及

打印机控制器，用于将从外部机器供给的代码数据转换为图像信号，以及用于将图像信号输入到所述光学扫描装置中。

11.一种彩色图像形成设备，包括：

多个图像承载元件，其设置在如权利要求1-4中任意一项所述的光学扫描装置的扫描表面处，并且被配置为形成不同颜色的图像。

12.根据权利要求11所述的彩色图像形成设备，该彩色图像形成设备还包括打印机控制器，该打印机控制器被配置为将从外部机器供给的彩色信号转换为不同颜色的图像数据以及将图像数据输入到对应的光学扫描装置。

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