CN1299146C - 光束扫描装置及成像设备 - Google Patents

Abstract

激光在扫描方向上的有效扫描范围被配置，从而使有效扫描范围的中心位置沿扫描方向从fθ透镜的光轴转移距离β。在多角镜的偏转表面上的激光的光通量中心和fθ透镜的光轴之间的入射角α可以被设置为满足关系式(4π/N)-(W/D)≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}。

Description

光束扫描装置及成像设备

                              技术领域

本发明涉及一种成像设备以及一种光束扫描装置。

                              背景技术

例如，设置在作为成像设备的激光打印机中的激光扫描装置(相当于光束扫描装置)具有如图8所示那样的结构。即，从激光源1所发射出的激光L(在图8中由实线箭头表示)穿越柱面透镜2从而被入射到多角镜3的偏转面3a上。在偏转面3a上反射的激光L被成像光学系统4和5会聚因而成像点Ps被形成在作为图像载体的感光鼓表面6之上。当多角镜3旋转时，该成像点Ps在感光鼓表面6上扫描。

入射到感光鼓表面6上的激光L在感光鼓表面6上散射和反射。该散射反射光La(在图8中由虚线箭头表示)经传递通过成像光学系统4和5并且返回到多角镜3的一侧。在这种情况下，散射发射光La的一部分在邻近偏转面3a的偏转面(以下称为“邻近偏转面3b”)上反射，从而使散射反射光La的这部分的反射角度不同于激光L的反射角度。该反射光Le经传递通过成像系统4和5从而入射到感光鼓表面6上的点Pg之上。顺便说，无论激光束L在多角镜3的偏转面3a上的入射角度如何，该反射光Le总是被集中到点Pg上。

因而，反射光Le的作用使一个不同于原始静电潜象的幻象形成在感光鼓表面6上。这会引起成像质量的下降。

                                  发明内容

激光打印机近来显示了更小型化的趋势。由于这个原因，可以构想出缩短成像光学系统5和感光鼓表面6之间的距离的方法。然而成像光学系统5的焦距D依赖于成像光学系统5的透镜特性。为了在感光鼓表面6上形成激光L的成像点，最后必须因焦距D而保持成像光学系统5和感光鼓表面6相互之间基本分离。

为了达到小型化，由于这个原因每个成像光学系统4和5与多角镜3之间的距离必须减小。然而，由于每个成像光学系统4和5与多角镜3之间的距离被减小，多角镜3上激光L的入射角α不得不增加，从而使激光L能被阻止到达成像光学系统4的一端。

在这种情况下，有效扫描范围依赖于作为记录媒体的纸张的尺寸。因而，不可能改变W和D的值。除了减少多角镜3的偏转面的数目N的方法之外没有其他方法使角度α可以被增加，同时关系式A被满足。因为如果多角镜3的偏转面数目N被减少，多角镜3每次旋转的扫描次数(扫描效率)无论如何是被降低了，这样就产生了一个打印速度被降低的问题，除非多角镜3以更高的速度旋转。

本发明是在前述环境的基础上被实现且本发明的目标是提供一种光束扫描装置以及一种成像设备，其中光束在旋转多角镜上的入射角度可以被提高而不必减少旋转多角镜的偏转面的数目。

为了达到上述目标，根据本发明的一个方面提供了一种光束扫描装置，该装置包括：一个发射光束的光源部分；一个具有多个偏转面的通过在旋转轴上的旋转从而偏转入射到多个偏转面上的光束的旋转多角镜；和一个成像光学系统，该成像光学系统在扫描表面上扫描和成像被旋转多角镜偏转的光束从而在该扫描表面上形成潜象，其中作为在扫描方向上光束的有效扫描范围的中心并且潜象在其上被形成在扫描表面上的位置被设置为沿着扫描方向离开成像光学系统的光轴距离β，且入射到旋转多角镜的偏转面上的光束的光通量中心和成像光学系统的光轴之间的角度α被设置为满足下面的关系式，从而在有效扫描范围外的区域上形成幻象，该关系式为(4π/N)-(W/D)≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}，其中N是旋转多角镜的偏转面数目，D是从成像光学系统的图像侧主要点到扫描表面的光学长度，W是在扫描方向上有效扫描范围的半宽度。

根据这个结构，在扫描方向上的光束的有效扫描范围(用来形成图像)被形成，从而使有效扫描范围的中心位置沿着扫描方向从成像光学系统的光轴转移。因而，朝向旋转多角镜的偏转面的光束的光通量中心和成像光学系统的光轴之间的角度α可以被设置为满足关系式(4π/N)-(W/D)≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}。即，和专利文件1的结构相比，当幻象可以从有效扫描范围被去掉的时候，光束在旋转多角镜的偏转面上的入射角α可以在不减小旋转多角镜的偏转面数目的情况下增加。因为入射角α可以增加，旋转多角镜和成像光学系统之间的距离可以被减小因而设备的尺寸可以被减小。

根据本发明的另一个方面，有效扫描范围的中心位置可以从成像光学系统的光轴朝向光源部分一侧转移。

由于这种结构，有效扫描范围被形成，从而使有效扫描范围的中心位置在扫描方向上从成像光学系统的光轴向光源部分一侧转移。

根据本发明的另一个方面，距离β被设置为满足下面的关系式

                       β＜Dγ-W

其中γ是在成像系统可以形成图像的有效区域内成像光学系统的光轴和穿越最接近光源部分一侧的位置的光束的光通量中心之间的角度。

由于这种结构，有效扫描范围的中心位置从成像光学系统的光轴移动的宽度(距离β)被限于满足关系式β＜Dγ-W。

根据本发明的另一方面，一个遮光构件被设置在成像光学系统和扫描表面之间，从而使光束从通过该光束幻象被形成在有效扫描范围之外的区域的光束的光程被遮蔽。

由于这种结构，如果幻象被形成在扫描表面(图像载体表面)上有效扫描范围的侧面部分，即使该幻象可以从有效扫描范围中去除，但是例如因为色粉被附着在幻象上，因此过多的色粉会被消耗。因此，在这种结构中，设置一个遮光构件，用来遮蔽在旋转多角镜的偏转面上反射并且射向在相对于扫描表面(图象载体表面)上的有效扫描范围和光源部分一侧相对的一侧上转移的位置上的激光，从而防止幻象形成在扫描表面(图像载体表面)上。

根据本发明的另一方面设置一个检测构件，用来接收在旋转多角镜的偏转面上反射的光束并且在光接收时间的基础上纠正从光源部分发射光束的时间；且由检测构件接收的光束的光程被设置在来自光源部分的光束的光程和成像光学系统之间。

由于该检测构件被用于在一个预定位置接收随着旋转多角镜的旋转所偏转的激光并且在光接收的时间基础上纠正从光源部分发射光束的时间，例如，接收在旋转多角镜的偏转面上被反射并且穿越成像光学系统的光源部分侧端口部分的光束。然而在这种结构中会产生一个问题，就是由于检测构件使用的激光的光程而使有效扫描范围变窄。

另一方面，由于这种结构，入射角α被设定为这样大，以致使在光源部分和成像光学系统之间的空间可以被保持到某个程度。该检测构件被配置从而使在旋转多角镜的偏转面上反射并且相对于成像光学系统被转移向光源部分一侧的部分光束被接收。因而，充分利用成像光学系统的有效区域的扫描表面(图像载体表面)上的有效扫描范围可以被保持为宽。另外，成像光学系统的尺寸减小可以被实现。

根据本发明的另一方面，有效扫描范围的中心位置从成像光学系统的光轴向光源部分一侧转移；设置一个检测构件用来接收在旋转多角镜的偏转面上反射的光束并且基于光接收的时间纠正从光源部分发射光束的时间；并且被检测构件接收到的光束的光程被提供作为射向在相对于有效扫描范围和光源部分相对的一侧转移的区域的光束的光程。

根据这个结构，有效扫描范围被设置成使有效扫描范围的中心位置在扫描方向上从成像光学系统的光轴转移向光源部分一侧。因而，从和光源部分相对一侧上的扫描表面(图像载体表面)的一端部分到有效扫描范围的空间可以被保持。因此，检测构件被构造成使在旋转多角镜的偏转面上反射并且被转移向相对于有效扫描范围和激光源部分相对的一侧的部分激光被接收。最终，原先不能用来形成图像的激光可以被有效利用。

根据本发明的另一方面提供一种成像设备，该设备包括：光束扫描装置；一个具有扫描表面，在该扫描表面上基于从光束扫描装置提供的光束形成潜象的图像载体；一个用于在其上具有潜象的图像载体上沉积显影剂的显影构件；和一个用来将通过显影构件沉积在图像载体上显影剂转移到记录媒体从而形成图像的转移构件。

顺便提及，用在本发明中的概念“图像载体”包括感光带以及感光鼓。

根据这个结构，扫描方向上的光束的有效扫描范围(用于形成图像)被形成，从而使有效扫描范围的中心位置沿着扫描方向从成象光学系统的光轴转移。因而，朝向旋转多角镜的偏转面的光束的光通量中心和成像光学系统的光轴之间的角度α可以被设置为满足关系式(4π/N)-(W/D)≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}。也就是说，当幻象可以从有效扫描区域被去掉的时候，和专利文件1的结构相比，光束在旋转多角镜的偏转面上的入射角α可以在不减少旋转多角镜的偏转面数目的情况下增加。因为入射角α可以增加，旋转多角镜和成像光学系统之间的距离可以被减小，因而设备的尺寸可以被减小。

                                附图说明

图1是显示根据本发明的实施例1的激光打印机结构的重要部分的侧截面图；

图2是显示激光打印机的扫描部分结构的透视图；

图3是沿着图2的III-III线获得的截面图；

图4是说明关系式A的典型示意图；

图5是显示扫描部分结构的典型示意图；

图6是显示实施例2中的扫描部分结构的典型示意图；

图7是显示实施例3中的扫描部分结构的典型示意图；

图8是显示根据背景技术的激光扫描装置结构的典型示意图。

                               具体实施方式

实施例1

本发明的实施例1将参照图1到5进行描述。

1.激光打印机的整体结构

图1是显示作为根据本发明的成像设备的激光打印机1的结构的重要部分的侧截面图。该根据本实施例的激光打印机1被提供用来通过静电复制形成图像。激光打印机1具有一个外壳体2。用来输送作为记录媒体的纸张3的进给部分、用来在进给的纸张3上形成预定图像的成像部分5等被设置在外壳体2中。

(1)进给部分

进给部分4具有一个可拆卸地附着在外壳体2内底部上的供纸盘6，一个设置在供纸盘6一端的侧端部分的供纸机构部分7，一个设置在供纸盘6中的压纸板8，设置在纸张3的传送方向供纸机构部分7的下游侧上面(纸张3传送方向上的下游侧或者上游侧下面可以被简称为“上游侧”或者“下游侧”)的第一和第二传送部分9和10(将在下面进行描述)，和设置在第一和第二传送部分9和10的下游侧上的配准辊11

该供纸盘6具有上开口面的盒子形状从而使纸张3可以被存贮。该供纸盘6被形成为使其能可拆卸地水平附着在外壳体2的底部。该供纸机构部分7具有一个供纸辊12、和一个与供纸辊12相对的分离垫13。该分离垫13具有一个支撑架13a、一个衬垫构件13b和一个弹簧13c。

该支撑架13a由设置在供纸辊12下面的平板形构件组成从而与供纸辊12相对，并且形成一个支撑构件从而从平板形构件的一端侧基本垂直地向下弯曲。该支撑架13a从横截面看被基本形成为L形。该支撑构件的一个下端部分被支撑从而可被摇动。该衬垫构件13b被埋入和供纸辊12相对的平板形构件的前表面中。该弹簧13c被设置在平板形构件的后表面上。该弹簧13c推动衬垫构件13b，使其压靠供纸辊12。

该压纸板8被形成从而使纸张3可以被层状地堆叠在供纸盘6中。当堆叠的纸张3数量增加的时候，压纸板8向下移动，同时离供纸机构部分7远的端部被用作支点。该压纸板通过未显示的弹簧从后侧压向供纸辊12。在位于压纸板8上最高位置的一张纸3按照供纸辊12的旋转被夹在供纸辊12和衬垫构件13b之间之后，纸张3通过供纸辊12和衬垫构件13b的合作一张张地分离而被提供。

供给的纸张通过第一和第二传送部分9和10沿着供纸机构部分7和成像部分5之间的供纸传送路径38被传递到配准辊11。该第一传送部分9具有一个第一传送辊9a和一个第一纸张除尘辊9b。纸张3被夹在第一传送辊9a和第一纸张除尘辊9b之间传送。同时，纸张3上的纸灰尘被第一纸张除尘辊9b静电吸收。沉积在第一纸张除尘辊9b上的纸灰尘被第一海绵构件9c擦掉。类似地，第二传送部分10具有一个第二传送辊10a和一个第二纸张除尘辊10b。纸张3被夹在第二传送辊10a和第二纸张除尘辊10b之间传送。同时，纸张3上的纸灰尘被第二纸张除尘辊10b静电吸收。沉积在第二纸张除尘辊10b上的纸灰尘被第二海绵构件10c擦掉。配准辊11被设置为用来在预先确定的配准之后将纸张3送入成像部分5的一对辊。

(2)成像部分

成像部分5具有一个作为光束扫描装置(扫描器装置)的扫描部分17，一个处理部分18、一个定影部分19等等。

(a)扫描部分

扫描部分17设置在外壳体2的上部。该扫描部分17具有一个多角镜20、一个fθ透镜、一个柱面透镜21b、反转镜22等等。扫描部分17的结构将会在下面进行详细描述。扫描部分17以高速扫描方式将激光L施加到处理部分18的感光鼓23的表面上。

(b)处理部分

处理部分18设置在扫描部分17的下面并被构成为可分离地附着在外壳体2上。该处理部分18具有一个作为光电导体的感光鼓23，一个显影盒24，一个作为转移构件的一个例子的转移辊25，和一个作为充电构件例子的栅控式电晕型充电器37。该显影盒24被可分离地附着在处理部分18上。该显影盒24具有一个色粉储藏部分26、一个作为显影构件的显影辊27、一个层厚度限制叶片28、一个色粉供给辊29等等。

该色粉存储部分26被放满作为显影剂的一个例子的可正向充电的非磁性单组分聚合色粉。该色粉被色粉供给辊29提供到显影辊27。色粉接着通过层厚度限制叶片28的摩擦被携带在显影辊27上成为具有预定厚度的薄层。另一方面，感光鼓23被设置在显影辊27的对面从而可旋转。该感光鼓23具有一个接地的鼓体，和一个由聚碳酸酯或类似物制成的可正向充电的感光层所构成的鼓表面。

随着感光鼓23在箭头方向上的旋转感光鼓23的表面被栅控式电晕型充电器37均匀地正向充电以后，感光鼓23的表面被暴露在以高速扫描方式从扫描部分17提供的激光L中。因而，基于预定图像数据的静电潜象被形成。当使感光鼓23接着和显影辊27相对面时，显影辊27上携带的并正向充电的色粉显现出形成在感光鼓23表面上的静电潜象。也就是说，色粉被提供给感光鼓23的均匀正向充电表面的通过暴露在激光L而具有较低电势的一部分。色粉被有选择地携带在这个部分上从而形成反转的显影图象。

转移辊25设置在感光鼓23的下面从而与感光鼓相对。该转移辊25具有一个金属制成的辊轴和一个导电橡胶材料制成的辊体。该辊轴被辊体覆盖。一个预定的转移偏压被施加在感光鼓23上。由于这个原因，在纸张3穿过感光鼓23和转移辊25之间时，携带在感光鼓23上的可视图象(色粉图像)被转移到纸张3上。可视图象已经被转移到其上的纸张3通过传送带30被传送到定影部分19。

(c)定影部分

定影部分19设置在处理部分18的侧面，也就是说，在处理部分18的下游侧。定影部分19具有一个加热辊31、一个用来向加热辊31加压的压力辊32、和设置在加热辊31和压力辊32的下游侧的传送辊33。加热辊31由金属制成并且具有一个卤素灯用来加热色粉。当纸张3穿过加热辊31和压力辊32之间时，在处理部分18中转移到纸张3上的色粉被热固定。接着，定影部分19的传送辊33将纸张3传递到设置在外壳体2中的传送辊34和纸张排出辊35。被传送辊34传送的纸张3接着被纸张排出辊35排出到纸张排出盘36上。

在激光打印机1中，被转移辊25转移到纸张3上之后留在感光鼓23表面上的残留色粉以一种所谓的无清洁器显影方式收集，其中残留色粉被显影辊27收集。当残留色粉被这种无清洁器显影的方式收集的时候，任何特殊构件例如用于去除残留色粉的叶片和任何废粉贮存部分可以被省却。设备的结构可以被简化。

(3)形成双面图像的结构

有时候，激光打印机1具有一个再传送单元41用于在纸张3的反面形成图像。这个再传送单元41被整体形成，但具有一个翻转机构部分42，和一个再传送盘43。翻转机构部分42从外被附着在外壳体2的后部侧。该再传送盘43被可拆卸地附着在进给部分4的上部从而被插入其中。

从外附着在外壳体2的后壁的翻转机构部分42具有一个横截面基本为矩形的外壳44。一个瓣阀45、翻转辊46和一个再传送辊47设置在外壳44内。一个翻转导向板48被设置成使其从外壳44的上端部分向上突出。瓣阀45被支撑在外壳2的后部从而能被转动。瓣阀45被设置在靠近传送辊33的下游侧。瓣阀45被可移动地设置，从而使在纸张3的一个表面上具有图象并且被传送辊33传递的纸张3的传送方向可以有选择性地在朝向传送辊34的方向(由实线所表示的情形)和朝向翻转辊46(由虚线所表示的情形)下述方向之间改变。

翻转辊46被设置在瓣阀45的下游侧并且在外壳44的上部。翻转辊46被设置为一对辊，它们被形成为使旋转可以在正向和反向之间变化。翻转辊46首先以正向旋转，从而使纸张3被传递向翻转导向板48。接着，翻转辊46以反向旋转，从而使纸张3被反向传递。再传送辊47设置在翻转辊46的下游侧并且基本上正好在外壳44中翻转辊46的下面。再传送辊47被设置为一对辊。被翻转辊3翻转的纸张3被再传送辊47传递到再传送盘43。

当图像将被形成在纸张3的反面的时候，瓣阀45被移动从而使得纸张3移向翻转辊46。因而，具有形成在纸张3一面的图像的纸张3被接收在翻转机构部分42中。翻转辊46向前旋转同时纸张3被夹在翻转辊46之间，使纸张3沿着翻转导向板8向外和向上传递。当纸张3的后端被夹在翻转辊46之间的时候，翻转辊的正向旋转停止。接着，翻转辊46向后旋转，使纸张3以前侧向后传递到再传送辊47，从而基本向下移动。

顺便说，在当纸张3的后端被位于定影部分19的下游侧的纸张通过传感器56检测到后经过一个预定时间的时候，将翻转辊46的正向旋转改变为反向旋转的时间受到控制。当纸张3到翻转辊46的传送结束的时候，瓣阀45的状态被改变为它的初始状态，也就是说，改变到纸张3从传送辊33传递到传送辊34的状态。

以反向传送到再传送辊47的纸张3通过再传送辊47传送到下面的再传送盘43上。再传送盘43具有一个向其提供纸张3的供纸部分49，一个盘体50，和倾斜辊51。供纸部分49从外被附着到在翻转机构部分42的下侧上的外壳体2的后部并且具有一个弯曲的纸张导向构件52。在供纸部分49中，来自再传送辊47的纸张3通过纸张导向构件52被基本引导到水平方向，从而使纸张3被传送到盘体50。盘体50基本被形成为类似一个矩形板。盘体50的下游侧末端部分通过再传送路径53连接到纸张传送路径38的中间，用于将纸张3引导到第二传送部分10。

两个倾斜辊51被设置在纸张3传送方向上的盘体50中间，使一个预定的距离被形成在两个倾斜辊51之间。倾斜辊51被设置在一个被设置在盘体50的横向末端部分中的参考板(没有显示)附近。每个倾斜辊51具有一个倾斜驱动辊54，和一个倾斜被驱动辊55。倾斜驱动辊54的轴被设置在基本垂直于纸张3的传递方向的方向上。倾斜被驱动辊55被设置在倾斜驱动辊54的对面，从而使纸张3被夹在倾斜驱动辊54和倾斜被驱动辊55之间。倾斜驱动辊55的轴被设置在使纸张3倾斜地向参考板移动的方向上。

从供纸部分49传到盘体50的纸张3在纸张3的前面被翻转为背面并且横向一端边缘通过倾斜辊51与基准面对齐的状态下再次向成像部分5传送。传送到成像部分5的纸张3的背面面对并接触感光鼓23。显现的图像被转移之后，显现的图像被定影部分19固定。这样，在它反面具有图像的纸张3被排出到纸张排出盘36。

(4)扫描部分的特殊结构

接下来将描述扫描部分17的结构。图2所示的是扫描部分17的结构的透视图。图3是沿着图2中线A-A获得的截面图。顺便提及，为了描述的方便多角镜20没有在图3中显示而只有多角镜20的中心线由点划线表示在图3中。fθ透镜21a和柱形透镜21b也都没有在图3中显示。见图1。

如图2和3中所示，扫描部分17具有一个向上开口型的盒子形机架60，其具有一个基本形状为平板的底板60a，和在底板60a周围竖立的侧壁60b。用于形成从固定在侧壁60b上的激光发射部分61(相当于光源部分)发射出的激光L的光程的作为光学构件的准直透镜组63，作为旋转多角镜的实例的多角镜20，fθ透镜21a和反转镜22被固定到底板60a的表面上。

根据此结构，从激光发射部分61发射出的激光L通过多角镜20偏转到预定的扫描方向并且通过反转镜22折回，从而使激光L可以穿过形成在机架60底面中的开口部分60c(见图3)施加。顺便提及，如图1所示的用于传递在反转镜22上反射的激光L的柱形透镜21b和如图3中所示的用于从下面覆盖开口部分60c的盖玻璃65被设置在开口部分60c中。

如图2中所示，第一BD镜67设置在反转镜22的一端侧面的前方。第二BD镜68设置在光程之外的一个位置中，在该光程中偏转的激光L射向感光鼓23。第一和第二BD镜67和68彼此合作使在对应于扫描原始点方向上的激光La被反射向BD传感器69(它和本实施例中的“检测构件”相同)。根据此结构，激光发射部分61的开/关时间可以根据BD传感器69对激光La的检测时间设定，从而使激光L的施加方向可以被精确限定。

2、用于在扫描部分17中消除幻象的结构

接下来，将描述用于在扫描部分17中消除幻象的结构。

(1)结构

朝向多角镜3的偏转面3a的激光L的光通量的中心和成像光学系统4和5的光轴C之间的角度α(下文将称之为多角镜3上的激光L的“入射角α”)被设置为满足下列关系式(下文将称之为“关系式A”)，从而在原始的静电潜像必须形成在其上的感光鼓表面6的有效扫描范围(用于形成图像)之外的位置上形成幻象。

|α|＜(4π/N)-(W/D)

其中，N是多角镜3的偏转面数目，D是成像光学系统5(fθ透镜)的焦距，W是在扫描方向上的有效扫描范围的半宽。

下面将参考图4和8描述关系式A。顺便提及，成像光学系统4和5的光轴C和感光鼓表面6之间的交点与有效扫描范围(在扫描方向上具有2W的长度)的中心位置X重合。在图4中，点划线C′和C″显示了平行于成像光学系统4和5的光轴C的直线。在图4中，参考数字3表示等同于在这实施例中的多角镜20的多角镜，且参考数字3a和3b分别表示等同于这个实施例中的偏转面20a和邻近偏转面20b的偏转面。

<数值表达式1>

|α|＜(4π/N)-(W/D)…关系式A

其中N是多角镜3的偏转面的数目，D是成像光学系统5(fθ透镜)的焦距，W是在扫描方向上的有效扫描范围的半宽。

首先，成像光学系统4和5具有fθ特性，从而使根据相对于成像光学系统4和5的光轴C(中心轴)以角度θ入射的光形成在感光鼓表面6上的成像点Ps被形成在一个离光轴C距离Dθ的位置中。因此，为了从有效扫描范围中消除幻象，必需满足下列表达式。

<数值表达式2>

W＜Dθ

其中，θ是在邻近偏转面3b上反射的反射光Le的光通量中心和成像光学系统4和5的光轴C之间的角度。

在有效扫描范围之外的位置上形成幻象的条件可以如下计算。换句话说，在感光鼓表面6上的散射反射光La总是以角θ′入射在多角镜3的邻近偏转面3b上。

如图4中所示，垂直于邻近偏转面3b的一条线和成像光学系统4和5的光轴C之间的角度φ可以基于下列表达式计算。

<数值表达式3>

φ＝(2π/N)-φ′

其中，φ′是垂直于偏转面3a的一条线与成像光学系统4和5的光轴C之间的角度。

角度φ′可以通过下列表达式表达。

<数值表达式4>

φ′＝θ′+(α-θ′)/2＝(α+θ′)/2

因此，角度φ可以通过下列基于数值表达式3和4的表达式表示。

<数值表达式5>

φ＝(2π/N)-(α+θ′)/2

接下来，计算角度θ。散射反射光La以角度θ′+φ入射到邻近偏转面3b上并且以同样的角度θ′+φ在邻近偏转面3b上反射。因此，关系式θ′+θ＝2(θ′+φ)成立。因此，角度θ可以通过下列表达式表达。

<数值表达式6>

θ＝θ′+2φ

角度θ′可以通过下列基于数值表达式5和6的的表达式表达。

<数值表达式7>

θ＝θ′+(4π/N)-(α+θ′)＝(4π/N)-α

顺便提及，从这个数值表达式上看显而易见的是角度θ不取决于散射反射光La在邻近偏转面3b上的入射角θ′。换句话说，如上文所述，反射光Le总是集中在点Pg而不管激光L在多角镜3的偏转面3a上的入射角θ′。

当数值表达式7被代入数值表达式2时，由数值表达式1所表示的关系式可以被计算出。换句话说，当激光L在多角镜3上的入射角α被设置为小于(4π/N)-(W/D)的时候，幻象可以从有效扫描范围中被消除。

(2)此实施例的结构

接下来，将参考图5描述此实施例的结构。

在图5中，参考数字61表示激光发射部分；63表示准直透镜组；20表示多角镜。参考数字21a表示相当于根据常规结构的成像光学系统4和5的fθ透镜，参考符号D是从fθ透镜的成像侧(感光鼓23侧)上的主要点H到感光鼓表面23a的光学距离。参考数字23a表示感光鼓23的表面(扫描表面)，参考数字23b表示在感光鼓表面23a上的有效扫描范围的区域(在扫描方向上具有一个2W的总长度)。顺便提及，术语“有效扫描范围”的意思是一个区域，它是感光鼓表面23a的一部分并且用于形成与将要成形的图像相应的正常潜像。

根据此结构，从激光发射部分61发射出的激光L(由图5中由实线箭头表示)经过准直透镜组63以和常规结构同样的方式在多角镜20的一个偏转面20a上入射。在偏转面20a上反射的激光L被构造成使成像点Ps经过fθ透镜21a形成在感光鼓23a上。成像点Ps随着多角镜20的旋转在感光鼓表面23a上扫描。

在此实施例中，有效扫描范围被形成从而使有效扫描范围的中心位置X从fθ透镜21a的光轴C和感光鼓表面23a之间的交点Y向激光发射部分61一侧(图5中朝下)转移距离β。

根据此结构，当等于有效扫描范围的一半的距离W被设置为小于Dθ+β时，激光L在多角镜20上的入射角α可以被设置为满足下列关系式。

<数值表达式8>

(4π/N)-(W/D)≤≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}

其中，N是多角镜20的偏转面数目，D是从fθ透镜21a的成像侧主要点H到感光鼓表面23a的光学距离，W是在扫描方向上的有效扫描范围23b的半宽。

有效扫描范围23b的中心位置X和fθ透镜21a的光轴C之间的转移宽度(距离β)被设置为小于Dγ-W。顺便提及，γ是fθ透镜21a的光轴C和穿越在fθ透镜可以在其中形成图像的有效区域内最接近激光发射部分61一侧的位置的激光L的光通量中心之间的角度。

在此实施例中，如图5中所示，一个遮光构件60c设置在fθ透镜21a和感光鼓表面23a之间，使其被插入到在邻近偏转面20b上反射的反射光Le，即通过该反射光幻象被形成在有效扫描范围之外的区域中的反射光Le的光程的中间。例如，遮光构件60c由从机架60的底板60a竖立而形成的壁部分构成。

3、此实施例的实现

(1)根据此实施例，激光L在扫描方向上的有效扫描范围23d被形成，从而使有效扫描范围23b的中心位置X沿扫描方向从fθ透镜21a的光轴C被移动距离β。因此，在多角镜20的偏转面20a上的激光L的光通量中心和fθ透镜21a的光轴C之间的入射角α可以被设置为满足关系式(4π/N)-(W/D)≤≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}。换句话说，幻象可以从有效扫描范围23B中被消除。另外，在与常规相反的结构中，入射角α可以被增大而不减少多角镜20的偏转面数目。由于入射角α可以被增大，多角镜20和fθ透镜21a之间的距离可以被减小，从而使设备的尺寸可以被减小。

例如，在有效扫描范围W是105mm，从fθ透镜21a的成像侧主要点H到感光鼓表面23a的光学距离D是150mm且距离β是10mm的条件下，当多角镜20的偏转面数目从4改变到8的时候，入射角α的改变如下表中所示。从表中可以明显看到，在此实施例中，在多角镜20的偏转面数目在4至8的范围的任何情况下，入射角α可以被设置为大于常规结构约3.82°。

[表1]

多角镜表面的数目	在第一实施例中的α[°]	在常规结构中的α[°]
			4	143.71	139.89
5	107.71	103.89
			6	83.71	79.89
7	66.57	62.75
			8	53.71	49.89

(2)如果幻象被形成在感光鼓表面23a上有效扫描范围23b的侧面部分中，即使幻象可以从有效扫描范围23b被消除，那么还是要消耗超量的色粉，因为色粉被沉积在幻象上。因此，在此实施例中，设置遮光构件60c用于遮蔽在多角镜20的邻近偏转面20b上反射并且射向作为感光鼓表面23a的一部分并且相对于有效扫描范围23b以和激光发射部分61相反的方向移动的位置的激光Le。因此，因为幻象可以确实地被防止形成在感光鼓表面23a上，色粉消耗的浪费可以被抑制。

<实施例2>

图6所示的是实施例2(相应于本发明的权利要求5中所描述的本发明)。实施例2除了由BD传感器69接收的激光光程的排列之外与实施例1相同。因此，与实施例1中同样的数字和符号将被引用在实施例2中以避免重复描述。仅有的不同点将在下文中被描述。

1、实施例2的结构

实施例1被配置成使从激光发射部分61发射、在多角镜20的偏转面20a上反射并且穿过fθ透镜21a的末端部分(有效区域的末端部分)传送的激光通过BD镜67和68由BD传感器69接收。另一方面，在此实施例中，如图6中所示，由BD传感器69接收的激光的光程被设置在来自激光发射部分61的激光L的光程和fθ透镜21a之间。换句话说，此实施例被配置成使作为在多角镜20的偏转面20a上反射的一部分光并且相对于fθ透镜21a被移向激光发射部分61一侧的激光Lg由BD传感器69接收。

具体地说，在偏转面20a上反射并且相对于fθ透镜21a被移向激光发射部分61一侧的激光Lg通过成像透镜70会聚并且在反射镜71上反射，从而被引导到位于相对于fθ透镜21a的光轴C的相对一侧的BD传感器69一侧。该结构被形成为使光由BD传感器69通过设置在BD传感器69前面的裂口板72接收。顺便提及，裂口板72具有防止激光Lg外的干扰光被BD传感器69接收的任务。

2、此实施例的实现

在实施例1所示的结构中，有一个问题是由于BD传感器69使用的激光的光程使有效扫描范围23b为狭窄。相反，在此实施例中，入射角α被增大，从而使激光发射部分61和fθ透镜21a之间的空间可以被保持在某个一定程度。因此，此实施例被配置成使穿过激光发射部分61和fθ透镜21a之间的激光Lg被BD传感器69接收。因此，fθ透镜21a的有效区域可以被充分利用，使在感光鼓表面23a上的有效扫描范围23b可以保持为宽。相反，fθ透镜21a的尺寸可以被减小，因为不必保持用于传送将被BD传感器69接收的激光的区域。

<实施例3>

图7所示的是实施例3(相应于本发明的权利要求6描述的本发明)。实施例3除了由BD传感器69接收的激光光程的排列之外与实施例1相同。因此，与实施例1中同样的数字和符号将被引用在实施例3中以避免重复描述。仅有的不同点将在下文中被描述。

1、实施例3的结构

在此实施例中，被BD传感器69接收的激光的光程被用作射向在相对于有效扫描范围23b和激光发射部分61相对的一侧转移的区域的激光的光程，即被用作通过该激光而幻象被形成在感光鼓表面23a上的激光Le的光程。换句话说，此实施例被配置成使激光Le被BD传感器69接收。

具体地说，在偏转面20a或20b上反射并且射向在相对于有效扫描范围23b和激光发射部分61相对的一侧上转移的区域的激光Le被在反射镜81上反射，从而被引导到位于相对于fθ透镜21a的光轴C的相对一侧的BD传感器69一侧。结构被形成为使光由BD传感器69通过设置在BD传感器69前面的裂口板82接收。顺便提及，裂口板82也具有防止激光Lg外的干扰光被BD传感器69接收的任务。

2、实施例3的实现

根据此实施例，有效扫描范围23b被设置从而使在扫描方向上有效扫描范围23b的中心位置X被定位在从fθ透镜21a的光轴C朝向激光发射部分61一侧转移的位置上。因此从在激光发射部分61对面一侧上的感光鼓表面23a的末端部分到有效扫描范围23b的空间可以被保持。因此，被BD传感器69接收的激光的光程被用作射向在相对于有效扫描范围23b和激光发射部分61相对的一侧转移的区域的激光的光程。因此，不能被用来形成图像的激光可以被有效地利用。

<其他的实施例>

本发明不限于基于上文的描述和附图说明的实施例。例如，下列实施例可以包括在本发明的技术范围内且可作出其他各种变化而不脱离本发明的主旨。

(1)尽管每一上述实施例都显示了本发明被应用到包括在激光打印机1中的扫描部分17的情况，但是本发明不限于激光在扫描部分17中被扫描的情况，而且本发明也可以被应用在这样一种装置中，如果光束具有一定程度的方向性，那么光束就在该装置中扫描。

(2)本发明不仅可以被应用在打印机(激光打印机)而且可以被应用在其他成像设备，例如传真机，以及具有打印机功能、扫描仪功能等的组合机器上。

Claims (6)

1、一种光束扫描装置，其特征在于，包括：

发射光束的光源部分；

具有多个偏转面的旋转多角镜，它通过在旋转轴上的旋转偏转入射到该多个偏转面上的光束；和

成像光学系统，它在扫描表面上将通过旋转多角镜偏转的光束扫描和成像，从而在该扫描表面上形成潜像，其中

光束沿扫描方向的有效扫描范围和在扫描表面上形成潜像的中心位置设置为沿着扫描方向离开成像光学系统的光轴的距离为β，且有效扫描范围的中心位置从成像光学系统的光轴朝向光源部分一侧移位，和

入射到该旋转多角镜的偏转面上的光束的光通量中心和成像光学系统的光轴之间的角度α被设置为满足下面的关系式，从而在有效扫描范围外的区域上形成幻像，

(4π/N)-(W/D)≤|α|＜(4π/N)-{(W-β)/D}

其中N是旋转多角镜的偏转面的数目，D是从该成像光学系统的成像侧主要点到扫描表面的光学长度，W是在扫描方向上的有效扫描范围的半宽。

2、如权利要求1所述的光束扫描装置，其特征在于，其中

距离β被设置为满足下面的关系式

β＜Dγ-W

其中γ是在该成像光学系统可以在其上形成图像的有效区域内成像光学系统的光轴和穿越最接近光源部分侧的位置的光束的光通量中心之间的角度。

3、如权利要求1所述的光束扫描装置，其特征在于，其中

一个遮光构件被设置在成像光学系统和扫描表面之间，从而使光束在将幻像形成在有效扫描范围之外的区域的光束的光程上被遮蔽。

4、如权利要求1所述的光束扫描装置，其特征在于，其中

设置一个检测构件用来接收在旋转多角镜的偏转面上反射的光束并且基于光接收时间校正从光源部分发射光束的时间；和

通过检测构件接收的光束的光程被设置在来自光源部分的光束的光程和成像光学系统之间。

5、如权利要求1所述的光束扫描装置，其特征在于，其中

设置一个检测构件用来接收在旋转多角镜的偏转面上反射的光束并且在光接收时间的基础上校正从光源部分发射光束的时间；和

被检测构件接收到的光束的光程被设置为射向光源部分相反一侧的有效扫描范围之外的区域的光束的光程。

6、一种成像设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1所述的光束扫描装置；

具有扫描表面的图像载体，在该扫描表面上形成基于从光束扫描装置提供的光束的潜像；

显影构件，用于在其上具有潜像的图像载体上沉积显影剂；和

转移构件，用于将通过显影构件沉积在图像载体上的显影剂转移到记录媒体从而形成图像。

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