CN1430084A - 多束光扫描光学系统以及使用此系统的图像形成装置 - Google Patents

多束光扫描光学系统以及使用此系统的图像形成装置 Download PDF

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Abstract

一种多束光扫描光学系统，包括n(n≥2)个光源装置，每一个都具有m(m≥2)个光出射点；光束合成装置，用于合成由光源装置发出的n×m束光；偏转装置，用于偏转来自光束合成装置的n×m束光；成像光学系统，用于将来自偏转装置的n×m束光成像于待扫描表面上，其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作以n×m束光沿主扫描方向进行扫描；孔径光阑，其置于光束合成装置与偏转装置之间，其中n×m束光的主光线在孔径光阑处相交，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同的光源装置射出的光束。

Description

多束光扫描光学系统以及 使用此系统的图像形成装置
发明领域以及相关技术
本发明涉及一种多束光扫描光学系统以及使用此系统的图像形成装置，更具体地说涉及一种能够利用多个光源装置对表面进行高速光扫描的多束光扫描光学系统，该系统特别适用于如激光束打印机，数字复印机，多功能打印机等图像形成装置。
光扫描光学系统广泛地用作激光束打印机、数字复印机、多功能打印机等诸如此类装置的写光学系统，并且要求高成像质量以及高速扫描。为了提高扫描速度，可考虑增加多面镜(光偏转装置)的表面数量或者提高多面镜的转动频率至两倍、三倍甚至更高，但是这种光学要素的简单改变给多面镜电机带来太高的负荷，因而使其立即到达性能极限。
对实现高速已提出过多种方法。例如，日本公开专利申请平成1184283公开了一种多束扫描型，其中利用n束光进行平行行扫描，使速度变成n倍而不改变光偏转装置的转动频率。
此外，在该提议中，使用m个光源，每个光源都具有n个出射点，于是n×m束光由光束合成装置(复合棱镜)沿基本上相同的方向射出，由此方式使用了n×m束光。通过该光束合成装置，n×m束光在其出射平面内互相成预定的θB角，并且n×m束光所处平面以一预定角度相对于入射端光轴处的主扫描方向倾斜，从而使光束入射在扫描线上。
由此，从m个光源射出的光束能以交叉混合方式配置，从而使其与具有n×m个出射点的单阵列激光相比可以抑制光束的发散，因此，可以不增加旋转多面镜和光学元件的尺寸。
此外，准直透镜与光束合成装置被集成到光源装置中，该单元通过相对于光轴旋转而调整以实现扫描行之间间隙的高精度调整。
发明概述：
然而，上述方法不足以限制光束沿主扫描方向在多面镜表面上的发散。在多束光扫描光学系统中，需要考虑沿主扫描方向因散焦而产生的跳动现象。参考图6，来说明其原理。
图6是传统多束光扫描光学系统的主扫描剖视图。为了易于说明，光源61具有两个出射点61a、61b。
从光源61射出的两光束沿主扫描方向相互成θB角入射在多面镜(光偏转装置)65的偏转面(反射面)65a上。光束的主光线相交于直接放置在准直透镜62之后的孔径光阑63处，但是在偏转面65a上互相分开，并且沿主扫描方向在不同的位置处被反射。为了将光束成像于待扫描表面67的同一图像高度位置，偏转光束的偏转角(多面镜角)在相位上相差θB/2，如65a所示，因此，沿主扫描方向在同一图像高度处的两光束之间形成角度差。如果因为这样或那样的原因在主扫描方向上发生散焦(在图6的例子中，待扫描表面67偏离到位置67’)，则沿主扫描方向产生成像位置偏差δY，如图6所示。
当从m个光源，其中每一个都具有n个出射点，射出的n×m束光被光束合成装置合成时，通过考虑光束与主扫描方向之间所成的最大角为θB，能够解释跳动现象的产生。也就是说，角度θB随被合成光束的数量增加而成比例增大，偏差δY随角度θB的增大而成比例增大。
传统的结构存在一个问题，即光束的成像位置偏差造成打印精度以及图像质量的降低。
主扫描方向上的散焦由多方面因素引起：例如，光学元件的成像性能，各元件之间的位置精度等等，这些因素不能被完全消除。因而难以防止由多光束成像位置偏差引起的打印精度、图像质量等的降低
因此，本发明的主要目的是提供一种多束光扫描光学系统以及图像形成装置，其中，多光源装置射出的多光束在待扫描表面上的成像位置偏差得以减小，从而提供令人满意的打印精度和图像质量。
根据本发明的一个方面，提供(1)一种多束光扫描光学系统，包括：
n(n≥2)个光源装置，每一个都具有m(m≥2)个光出射点；
光束合成装置，用于合成由所述光源装置发出的n×m束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的n×m束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的n×m束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作用n×m束光沿主扫描方向进行扫描；
孔径光阑，其置于所述光束合成装置与所述偏转装置之间，其中n×m束光的主光线在所述孔径光阑处相交，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同光源装置射出的光束。
根据本发明的另一方面，提供(2)依据第一方面的多束光扫描光学系统，其还包括为所述m个光源装置中的每一个配备的耦合透镜，所述耦合透镜将所述n个出射点发出的光束射向所述光束合成装置。
根据本发明的又一方面，提供(3)依据第一方面的多束光扫描光学系统，其还包括光学装置，用于将n×m束光转变为在所述偏转装置的偏转面上或者其附近沿主扫描方向延伸的线性图象。
根据本发明的又一方面，提供(4)依据第三方面的多束光扫描光学系统，其中所述孔径光阑置于所述光学装置与所述偏转装置之间，沿光轴方向测得的从所述光学装置到位于所述偏转装置的偏转面上的光反射点的距离Lh，与沿光方向测得的从所述光学装置到所述孔径光阑的距离Lp，满足：
Lh/2＜Lp。
根据本发明的又一方面，提供(5)依据第三方面的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的由所述光学装置发出的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度。
根据本发明的又一方面，提供(6)多束光扫描光学系统包括：
具有两个光出射点的第一光源装置；
具有一个光出射点的第二光源装置；
光束合成装置，用于合成由所述第一、第二光源装置射出的三束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的三束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的三束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作用三束光沿主扫描方向进行扫描；
孔径光阑，其置于所述光束合成装置与所述偏转装置之间，其中三束光的主光线在所述孔径光阑处相交，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同的光源装置射出的光束。
根据本发明的又一方面，提供(7)依据第六方面的多束光扫描光学系统，其还包括为所述第一、第二光源装置中的每一个都配备的耦合透镜，所述耦合透镜将所述光源装置的出射点射出的光束引向所述光束合成装置。
根据本发明的又一方面，提供(8)依据第六方面的多束光扫描光学系统，其还包括光学装置，用于将该三束光转变为沿主扫描方向在所述偏转装置的偏转面上或者其附近放大的行式映象。
根据本发明的又一方面，提供(9)依据第八方面的多束光扫描光学系统，其中所述孔径光阑置于所述光学装置与所述偏转装置之间，沿光轴方向测得的从所述光学装置到光反射点的距离为Lh，所述光反射点位于所述偏转装置的偏转面上，同时沿光方向测得的从所述光学装置到所述孔径光阑的距离为Lp，满足
Lh/2＜Lp。
根据本发明的又一发明，提供(10)依据第三方面的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的由所述光学装置射出的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度。
根据本发明的又一方面，提供(11)一种多束光扫描光学系统，包括：
n(n≥2)个光源装置，每一个都具有m(m≥2)个光出射点；
光束合成装置，用于合成由所述光源装置射出的n×m束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的n×m束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的n×m束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作用n×m束光沿主扫描方向进行扫描；
其中沿主扫描方向测得的从所述光学装置射出并入射到偏转面上的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中几个不同的光源装置射出的光束。
根据本发明的又一方面，提供的(12)多束光扫描光学系统包括：
具有两个光出射点的第一光源装置；
具有一个光出射点的第二光源装置；
光束合成装置，用于合成由所述第一、第二光源装置射出的三束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的三束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的三束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作用三束光沿主扫描方向进行扫描；
其中沿主扫描方向测得的从所述光学装置发出并入射到偏转面上的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同的光源装置发出的光束。
根据本发明的又一方面，提供(13)依据第一方面的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
根据本发明的又一方面，提供(14)依据第六方面的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
      (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
根据本发明的又一方面，提供(15)依据第十一方面的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
根据本发明的又一方面，提供(16)依据第十二方面的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
根据本发明的另一方面，提供(17)一种图像形成装置，其包括如第一方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面位置处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜像显影为调色剂图像；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上转印的调色剂图象加以定影。
根据本发明的另一方面，提供(18)一种图像形成装置，其包括如第一方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
根据本发明的另一方面，提供(19)一种图像形成装置，其包括如第六方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜像显影为调色剂图像；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图像加以定影。
根据本发明的另一方面，提供(20)一种图像形成装置，其包括如第六方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
根据本发明的另一方面，提供(21)一种图像形成装置，其包括如第十一方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜象显影为调色剂图像；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图像加以定影。
根据本发明的另一方面，提供(22)一种图像形成装置，其包括如第十一方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
根据本发明的另一方面，提供(23)一种图像形成装置，其包括如第十二方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成显影为调色剂图像；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图像加以定影。
根据本发明的另一方面，提供(24)一种图像形成装置，其包括如第十二方面所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
本发明的这些和其它目的、特点和优点在下面结合附图对本发明优选实施方案的说明中更加清楚。
附图简述：
图1是根据本发明实施例1的多束光扫描光学系统的主扫描剖视图；
图2表示沿主扫描方向散焦的情况；
图3是根据本发明实施例2的多束光扫描光学系统的主扫描剖视图；
图4是根据本发明实施例3的多束光扫描光学系统的主扫描剖视图；
图5是使用本发明实施例的多束光扫描光学系统的图像形成装置(电照相打印机)的副扫描剖视图；
图6示出了沿主扫描方向散焦的原理。
具体实施方式的说明：(实施例1)
图1是根据本发明实施例1的多束光扫描光学系统中主要部分的剖视图(主扫描方向剖视视图)。
在说明书中，主扫描截面为包括成像光学系统的光轴与被光偏转装置偏转的光束(光线)在内的平面视图，副扫描截面为包括成像光学系统的光轴并垂直于主扫描部分的平面视图。
在该图中，11表示光源装置，其包括第一和第二光源装置1、2：第一光源装置1包括两个出射点1a、1b，第二光源装置2也包括两个出射点2a、2b。
数标3、4表示耦合透镜(准直透镜)，其对应于第一、第二光源装置1、2设置用于将第一、第二光源装置1、2射出的四束光转变为远焦光束(或者基本上会聚的光束，或者基本上发散的光束)，并将这些光束射至光束合成装置5。光束合成装置5将在下文说明。
在该实施例中，光源装置11包括两个光源装置1、2，也就是第一、第二光源装置1、2，但其也可以包括三个或更多光源装置，并用第一和/或第二光源装置可以包括三个或更多出射点。
5表示光束合成装置，其包括由多个棱镜组成的复合棱镜。在来自第一光源装置1的光束所入射的表面上设有λ/2波片6，棱镜的内表面设有偏振光束分离面，其出射面上设有λ/4波片7。
λ/2波片6将第一光源装置1射出的光束的偏振方向转变为附图纸张所在平面内的线性偏振光(P偏振)。偏振光束分离面的作用为反射偏振方向垂直于附图纸张所在平面的线性偏振光(S偏振)，并透过偏振方向处于附图纸张所在平面的线性偏振光(P偏振)。λ/4波片7将光束合成装置5合成的偏振方向相差90°的两偏振光束转变为各自的圆偏振光束(左旋圆偏振和右旋圆偏振)。通过具有不同偏振方向的两线性偏振光束的转变，可以消除由偏振方向不同引起的光学元件的反射差，从而可以实现扫描光束的均匀光通量。
该实施例中，从第一光源装置1入射的两光束的偏振方向被旋转90°，并由偏振光束分离面反射，从而使得它们与第二光源装置2入射的两光束合成。
8表示光学装置，更特别地，为柱状透镜，其仅仅在副扫描方向具有预定光焦度，以便将从光束合成装置5射出的四束光以在主扫描方向延伸的线性图象的形式聚焦于光偏转装置10(偏转装置)的偏转面(反射面)10a上或者其附近
9表示孔径光阑，置于柱状透镜8和光偏转装置10之间的光路上，靠近光偏转装置10的偏转面10a，从而满足条件表达式(1)，该表达式将在下文说明。通过提供孔径光阑9，能够限制四束光沿主扫描方向在光偏转装置10的偏转面10a上的发散，因此偏转面不会增大。
在该实施例中，第一、第二光源装置1、2射出的四束光的主光线在孔径光阑9处相交，使得待扫描表面12上沿副扫描方向相邻的光束是从不同光源装置射出的光束。
10表示作为偏转装置的光偏转装置，其包括，例如，具有六个反射面的旋转多面镜(多面镜)。它由驱动装置如电机(未示出)驱动，沿图中箭头An所示方向以恒定速度转动。
11表示具有聚光功能和f-θ特性的成像光学系统(扫描透镜系统)。该系统包括两个透镜，即第一、第二扫描透镜11a、11b，用于将依照成像信息调制并经过光偏转装置10反射偏转的光束成象在感光鼓表面(被扫描面)12上，并且在副扫描截面内在光偏转装置10的偏转面10a和感光鼓表面12之间提供共轭关系，由此来校正光束的倾斜。
在该实施例中，依据成像信息经过光调制并从第一、第二光源装置1、2射出的四束光由相关的耦合透镜3、4转变为基本上平行的光束(或者基本上会聚的光束，或者基本上发散的光束)，并由光束合成棱镜5进行合成，以使得它们沿基本上相同的方向射出。由光束合成棱镜5合成的基本上平行的四束光入射在柱状透镜8上。入射在柱状透镜8上的光束在主扫描截面上不改变方向，并穿过孔径光阑9(部分阻挡)。在副扫描截面内，光束会聚并穿过孔径光阑9(部分阻挡)，从而它们在光偏转装置10的偏转面10a上形成线性图象(沿主扫描方向延伸)。经光偏转装置10的偏转面10a反射偏转的四束光分别通过11在感光鼓表面12上成像为光斑。通过按图中箭头An所示方向转动光偏转装置10，对感光鼓表面12按箭头B所示方向(主扫描方向)进行恒速光扫描。这样，感光鼓表面12(记录材料)同时被四束扫描光束扫描以进行图像记录。
在该实施例中，光束合成棱镜5合成光束使得第二光源装置2射出光束的一束主光线位于第一光源装置1两射出光束的主光线形成的夹角内，由此这四束光以交错方式在主扫描平面内的孔径光阑9处相交。通过以这种方式合成(交错相交)，能够充分抑制四束光沿主扫描方向在偏转面10a上的发散，因此能够减小由主扫描方向散焦所引起的跳动现象。
图2表示该实施例中孔径光阑的位置条件。在该图中，与图1相同的数标代表具有相应功能的元件。
下面说明如何得出条件表达式(2)。在图2中，为简明起见，光源装置1、2分别只有一个出射点，并用两束光对条件表达式(2)进行解释说明。此外，为简化说明，光束合成装置5、λ/2波片6以及λ/4波片7被省略了。
在该图中，设置参数使得沿光轴方向测得的从柱状透镜8到位于光偏转装置10偏转面10a上的光反射点的距离为Lh，同时沿光轴方向测得的从柱状透镜到孔径光阑9的距离为Lp，满足下面条件：
       Lh/2＜Lp……(1)
由此，能够减小偏转面10a上两光束(从第一、第二光源装置1、2射出)的主光线间的距离h’。
设置参数使得沿主扫描方向测得的第一、第二光源装置1、2的出射点的间距为D，正如从待扫描表面看到的那样，柱状透镜8的焦距为fcol，从孔径光阑9到光偏转装置10的偏转面10a的距离为L1，成像光学系统沿主扫描方向的焦距为ffθ，光偏转装置10沿主扫描方向在待扫描表面为DPI，满足下面条件：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
由此，在该实施例中，来自两光源装置1、2的光束x的成像位置偏差得到抑制。
下面将对条件表达式(2)的技术意义进行说明。
当孔径光阑9置于如图2所示柱状透镜8和光偏转装置10之间的位置时，因为从耦合透镜(3和4)射出的两光束形成的夹角必须是常数，那么在偏转面10a上两束光的主光线间的距离h’为：
      h’＝(D/fcol)×L1
从成像光学系统11射出的两束光之间的角度为：
      h’/ffθ＝(D×L1)/(fcol×ffθ)
因此，这就是沿主扫描方向散焦为1mm的情况下两光束的成像位置之间的偏差δY。
在该实施例中，设置元件使得满足所述条件表达式(2)，从而在记录密度中数值δY不超过1/4像素这一可接受的范围。由此，可以提供令人满意的图像
因而，在该实施例中，孔径光阑9置于特定的位置，从第一、第二光源装置射出的四束光发生交错，从而减小了相对于主扫描方向的四束光的最大角θB，并由此减小因主扫描方向上散焦而引起的跳动现象。
此外，在该实施例中，设置元件使得满足所述条件表达式(1)和/或条件表达式(2)，由此能够减小多光束的成像位置偏差，从而实现令人满意的打印精度及高成像质量。
如果经耦合透镜3、4的光束转变提供了基本上会聚的光束或者基本上发散的光束，则会由偏转扫描产生主扫描方向上的跳动现象。然而，通过选择某一方向使得其补偿沿副扫描方向以预定角度入射到感光鼓表面的光束上产生的多光束跳动现象，可以减小在多光束的情况下总的跳动。
在该实施例中，两光源装置射出的四束光被合成，其中每一个光源装置都具有两个出射点，但是该实施例能够推广至各具有n(n≥2)个出射点的m(m≥2)个光源装置射出的多光束合成。(实施例2)
图3为根据实施例2的多束光扫描光学系统沿主扫描方向的主要部分的剖视图(主扫描截面视图)。在该图中，与图1相同的数标代表具有相应功能的元件。
该实施例不同于实施例1，在于该实施例中光源装置31包括具有一个出射点21a的第一光源装置21和具有两个出射点22a、22b的第二光源装置22。其它结构和光学功能基本上与实施例1相同，并能提供类似的效果。
在该图中，31表示光源装置，其包括具有一个出射点21a的第一光源装置21和具有两个出射点22a、22b的第二光源装置22。
光束合成装置构造成使得从第一光源装置21射出光束的主光线位于第二光源装置22射出光束的两主光线形成的夹角内。由此，在该实施例中，能够抑制三束光在光偏转装置10的偏转面10a上的发散，从而能够减小由散焦引起的跳动现象。由孔径光阑9的位置而得到的效果与实施例1中的效果类似。
经耦合透镜3、4转变为基本上会聚的光束或者基本上发散的光束的效果与实施例1相同，并且跳动现象能够由感光鼓表面12上光束的入射角产生的跳动所抵消。(实施例3)
图4为根据实施例2的多束光扫描光学系统沿主扫描方向的主要部分的剖视图(主扫描剖视图)。在该图中，与图1相同的数标代表具有相应功能的元件。
该实施例不同于实施例1，在于该实施例中多束光扫描光学系统包括广域(over-field)扫描光学系统。其它结构和光学功能基本上与实施例1相同，并能提供类似的效果。
四束光入射到具有12个表面的光偏转装置20的偏转面20a上，在主扫描方向上横跨多个偏转面(光束宽度大于沿主扫描方向测得的偏转面20a的宽度)，因此，在主扫描方向上偏转面20a的宽度实际上起孔径光阑的作用。在入射光束和偏转面之间具有这种关系的扫描光学系统称为“广域扫描光学系统”。
在广域扫描光学系统的情况下，从多光源装置射出的多束光经光束合成装置(复合棱镜)合成，并以预定角度差入射在主扫描平面内的偏转平面上时，光束必须相交于偏转平面上的一点。交于偏转平面内一点的光束以预定相位差偏转。然而，由于反射点是公共的，射向成像光学系统的光束的主光线通过同一光路到达被扫描平面的同一图像高度。因此，原则上不会产生由主扫描方向上的散焦引起的跳动现象。偏转面为孔径光阑提供了理想的配置。
在该实施例中，如上文所述，从第一、第二光源装置21、22射出的四束光横跨多个偏转面入射，由此原则上能够消除因主扫描方向上散焦引起的跳动现象。(实施例4)
下面说明根据本发明的实施例4的多束光扫描光学系统。
该实施例不同于实施例2，在于该实施例中，多束光扫描光学系统包括广域扫描光学系统。其它结构和光学功能基本上与实施例2和3相同，并能提供类似的效果。(图像形成装置)
图5为根据本发明一个实施例的图像形成装置(电照相打印机)的主要部分的剖视图，沿副扫描截面获得，所述图像形成装置使用根据实施例1、2、3或4的多束光扫描光学系统。在图5中，数标104表示图像形成装置。图像形成装置104由诸如个人计算机等外部设备提供代码数据Dc。代码数据Dc由该装置中的打印机控制器111转变为图像数据(点数据)Di。图像数据Di被提供到光扫描单元100，其具有如前面实施例1、2、3或4所述的结构。光扫描单元(多束光扫描光学系统)100发出光束103，其已根据图像数据Di进行调制，然后感光鼓101的感光表面由光束103沿主扫描方向进行扫描。
感光鼓101(静电潜像承载元件，或者感光元件)由电机115沿图中顺时针方向转动。随着旋转，感光鼓101的感光表面相对于光束103沿副扫描方向移动，所述副扫描方向垂直于主扫描方向。在感光鼓101上设有充电辊102，它与感光鼓101的表面接触以便均匀地为感光鼓101表面充电。经充电辊102充电的感光鼓101表面暴露于通过光扫描单元100偏转的光束103。
由于光束103如上所述依据图像数据Di进行调制，所以静电潜像通过暴露于光束103而形成在感光鼓101表面。随着感光鼓101的旋转，静电潜像被位于光束103曝光位置下游的显影设备107显影为调色剂图像。
由显影设备107产生的调色剂图像通过置于感光鼓101对面并位于其下面的转印辊(转印设备)108转印到纸张112(转印材料)上。纸张112由位于感光鼓101前端(图5右端)的纸盒109供应，也可手动送入。在纸盒109的末端，有送纸辊110，其将纸张从纸盒109送到送纸路径。
上述带有未定影调色剂图像的纸张112被送入位于感光鼓101之后(图5左端)的定影设备。定影设备包括定影辊113，其中还包含定影加热器(未示出)，以及与定影辊113挤压接触的加压辊114。从转印位置送入的纸张112在定影辊113和加压辊114之间形成的间隙中挤压和加热，使得未定影的调色剂图像定影在纸张112上。在定影辊113的后端，有纸张放电辊116，将带有已定影调色剂图像的纸张112放电并输出到装置外部。
尽管图5中没有示出，但是可以知道打印机控制器111不仅能完成数据转换而且能对图像形成装置中的各个部分化如电机115或者光扫描单元100中的多面镜电机进行控制。
如前所述，根据本发明的实施例，孔径光阑置于适当的位置：从多光源装置发出的多光束的主光线在孔径光阑处相交，使得在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从不同的光源装置射出的光束，由此能够减小偏转面上主光线之间的间隙，因而在多束光扫描光学系统以及使用此系统的图像形成装置中能够有效地抑制发生因主扫描方向散焦引起的跳动。
此外，根据本发明的实施例，通过选择参数以便满足所述一个条件表达式或多个条件表达式，能够将多束光扫描光学系统以及使用此系统的图像形成装置中的光束的成像位置偏差抑制到不超过其分辨率的1/4像素。通过使用具有光束合成装置合成的多光束的广域扫描光学系统，可以使孔径光阑的位置成为理想位置，从而在多束光扫描光学系统以及使用此系统的应用中能够基本上消除因主扫描方向散焦引起的跳动现象的产生。
尽管已经针对本文公开的结构对本发明进行了说明，但是它并不限于此处所给出的细节。本申请意在覆盖为改进目的或处于所附权利要求范围内可以作出的各种改进或变化。

Claims (24)

1.一种多束光扫描光学系统，其包括：
n(n≥2)个光源装置，每一个都具有m(m≥2)个光出射点；
光束合成装置，用于合成由所述光源装置发出的n×m束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的n×m束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的n×m束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作以n×m束光沿主扫描方向进行扫描；
孔径光阑，其置于所述光束合成装置与所述偏转装置之间，其中n×m束光的主光线在所述孔径光阑处相充，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同光源装置射出的光束。
2.根据权利要求1的多束光扫描光学系统，其还包括为所述m个光源装置中的每一个配备的耦合透镜，所述耦合透镜将所述n个出射点发出的光束射向所述光束合成装置。
3.根据权利要求1的多束光扫描光学系统，其还包括光学装置，用于将n×m束光转变为在所述偏转装置的偏转面上或者其附近沿主扫描方向延伸的线性图象。
4.根据权利要求3的多束光扫描光学系统，其中所述孔径光阑置于所述光学装置与所述偏转装置之间，沿光轴方向测得的从所述光学装置到位于所述偏转装置的偏转面上的光反射点的距离Lh，与沿光方向测得的从所述光学装置到所述孔径光阑的距离Lp，满足：
Lh/2＜Lp。
5.根据权利要求3的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的由所述光学装置射出的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度。
6.一种多束光扫描光学系统，其包括：
具有两个光出射点的第一光源装置；
具有一个光出射点的第二光源装置；
光束合成装置，用于合成由所述第一、第二光源装置射出的三束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的三束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的三束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作以三束光沿主扫描方向进行扫描；
孔径光阑，其置于所述光束合成装置与所述偏转装置之间，其中三束光的主光线在所述孔径光阑处相交，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中几个不同的光源装置射出的光束。
7.根据权利要求6的多束光扫描光学系统，其还包括为所述第一、第二光源装置中的每一个都配备的耦合透镜，所述耦合透镜将从所述光源装置的出射点发出的光束射向所述光束合成装置。
8.根据权利要求6的多束光扫描光学系统，其还包括光学装置，用于将该三束光转变为在所述偏转装置的偏转面上或者其附近沿主扫描方向延伸的线性图象。
9.根据权利要求8的多束光扫描光学系统，其中所述孔径光阑置于所述光学装置与所述偏转装置之间，沿光轴方向测得的从所述光学装置到位于所述偏转装置的偏转面上的光反射点的距离Lh，与沿光方向测得的从所述光学装置到所述孔径光阑的距离Lp，满足
Lh/2＜Lp。
10.根据权利要求3的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的由所述光学装置发出的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度。
11.一种多束光扫描光学系统，其包括：
n(n≥2)个光源装置，每一个都具有m(m≥2)个光出射点；
光束合成装置，用于合成由所述光源装置射出的n×m束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的n×m束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的n×m束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作用n×m束光沿主扫描方向进行扫描；
其中沿主扫描方向测得的从所述光学装置射出并入射到偏转面上的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同的光源装置射出的光束。
12.一种多束光扫描光学系统包括：
具有两个光出射点的第一光源装置；
具有一个光出射点的第二光源装置；
光束合成装置，用于合成由所述第一、第二光源装置射出的三束光；
偏转装置，用于偏转来自所述光束合成装置的三束光；
成像光学系统，用于将来自所述偏转装置的三束光成像于待扫描表面上，
其中待扫描表面通过偏转装置的偏转扫描操作以三束光沿主扫描方向进行扫描；
其中沿主扫描方向测得的从所述光学装置射出并入射到偏转面上的光束的宽度，大于沿主扫描方向测得的所述偏转装置的偏转面的宽度，并且在待扫描表面上沿副扫描方向相邻的光束是从所述光源装置中不同的光源装置射出的光束。
13.根据权利要求1的多束光扫描光学系统，，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
14.根据权利要求6的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
15.根据权利要求11的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
16.根据权利要求12的多束光扫描光学系统，其中沿主扫描方向测得的出射点的间隔D，所述耦合透镜的焦距fcol，从所述孔径光阑到所述偏转装置的偏转面的距离L1，沿主扫描方向测得的所述成像光学系统的焦距ffθ，以及沿主扫描方向在待扫描表面上的记录密度DPI，满足：
       (D×L1)/(fcol×ffθ)≤(25.4/DPI)×(1/4)。
17.一种图像形成装置，其包括如权利要求1所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面位置处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜像显影为调色剂图象；转印设备，用于将调色剂像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图象加以定影。
18一种图像形成装置，其包括如权利要求1所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
19.一种图像形成装置，其包括如权利要求6所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜像显影为调色剂图象；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图象加以定影。
20.一种图像形成装置，其包括如权利要求6所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
21.一种图像形成装置，其包括如权利要求11所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜像显影为调色剂图象；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图象加以定影。
22.一种图像形成装置，其包括如权利要求11所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
23.一种图像形成装置，其包括如权利要求12所述的多束光扫描光学系统，所述装置还包括感光元件，置于待扫描表面处；显影设备，用于将由所述多束光扫描光学系统偏转的光线在所述感光元件上形成的静电潜像显影为调色剂图象；转印设备，用于将调色剂图像转印到转印材料上；定影设备，用于将转印到转印材料上的调色剂图象加以定影。
24.一种图像形成装置，其包括如权利要求12定义的多束光扫描光学系统，所述装置还包括打印机控制器，用于将外部设备提供的代码数据转换为图像信号，并将已转换数据供给所述多束光扫描光学系统。
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