CN1892478A - 多光束激光扫描单元及具有该单元的成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多光束偏转器和一种具有该多光束偏转器的多光束激光扫描单元。多光束偏转器偏转彼此隔开一个光束栅距的N个入射光束。N个入射光束被偏转到彼此隔开的N个感光器上。所述光束偏转器包括具有N个偏转反射面的偏转反射镜和驱动体。相应于N个感光器的N个偏转反射面彼此之间成预定的角度，并将N个入射光束分别扫描至相应的感光器。所述驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜。光学组件的数目被减少，设备更简化，光学组件的对准更简便，并且光学组件的自由度得到提高。

Description

多光束激光扫描单元及具有该单元的成像装置
根据35.U.S.C.§119(a)，本申请要求2005年6月11日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2005-0050141的韩国专利申请的利益，在此全文引入作为参考。
发明领域
本发明涉及一种通过振动操作的多光束偏转器及具有该偏转器的多光束激光扫描单元。更具体地，本发明涉及一种通过将从多个光源发出的光束扫描在不同感光器上产生多色图像的多光束激光偏转器及包括该偏转器的多光束扫描单元。
背景技术
通常，在激光打印机、数字影印机、读码器、传真机等中使用的激光扫描单元(LSU)通过在主扫描方向上用光束偏转器扫描激光束并在副扫描方向上旋转感光器而在感光器上形成潜像。为在例如彩色激光打印机中产生多色图像，典型使用包括相应于每个所需颜色的多个感光器的串列成像装置。
图1为日本专利公开P2004-255726披露的成像装置的剖视图，在此全文引入作为参考。参照图1，成像装置包括相应于每个颜色成分，例如黄、洋红、青和黑的感光器(未示出)；将光束分配并扫描到感光器上的光学扫描器件1；和将光束LY，LM，LC和LK引导至相应的感光器上的反射镜2。光扫描器件1包括绕彼此正交的第一轴AX1和第二轴AX2旋转的微反射镜5。这样，微反射镜具有两个自由度以在主扫描方向和副扫描方向引导入射光。微反射镜5关于第一轴AX1振动以在主扫描方向上扫描光束，并在其中一个感光器上形成潜像。光扫描器件1通过关于第二轴AX2振动，并选择要被光束扫描的感光器，将光束扫描到沿副扫描方向分开的感光器上。光扫描器件1扫描的光束的光路径穿过不同组扫描透镜4和反射镜2被转换，并且通过每个f-θ透镜3Y，3M，3C，3K，光被汇聚在所选择的感光器上，形成光点。
上述光扫描器件1在主扫描方向和副扫描方向引导单个入射光束，因而需要在副扫描方向上与主扫描速度一样或者比主扫描速度更快的这样的适当副扫描速度。此外，需要精确控制光点的聚焦位置以产生高保真的色彩和清晰图像。
图2A和2B示出日本专利公开第P2002-174791号中披露的多级多边形反射镜8，在此全文引入作为参考。多级多边形反射镜8包括沿其外表面的多个反射面8a，并且绕旋转轴旋转以将多个光束同时扫描至多个感光器。多边形反射镜8的反射面包括多个沿圆周C’和轴AX划分的多个面。多边形反射镜8的反射面8a可以不同，但是，这样会降低图像质量。此外，多边形反射镜8的反射面8a的轴必须精确对准，并且其制造成本很高。
因此，一直需要一种改善的用于串列成像装置的激光扫描单元。
发明内容
本发明的一个方面是致力于解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少下述优点。因此，本发明的一个方面是提供一种多光束偏转器和由减少数量的光学元件形成的多光束激光扫描单元，所述多光束激光扫描单元被优化以减小具有该单元的装置的尺寸。
本发明的另一个方面是提供一种多光束偏转器和一种具有该偏转器的多光束扫描单元，其中，组件的定位简单，制造成本低，并且提高了对准自由度。
根据本发明的一个方面，多光束偏转器将N个彼此隔开一个光束栅距(beam pitch)的入射光束偏转至N个也彼此分开的感光器上。光束偏转器包括偏转反射镜和驱动体。偏转反射镜包括N个相应于感光器的偏转反射面，并且在每个反射面之间有一个预定的角度。偏转反射镜将N个入射光束扫描至相应的感光器上。
驱动体可以关于旋转轴以基本恒定的频率振动偏转反射镜。
驱动体可以包括驱动导电图案，所述驱动导电图案围绕偏转反射镜形成环形用于围绕偏转反射镜形成感应磁场，和通过与感应磁场相互作用提供驱动力来偏转反射镜的永磁体。
根据本发明的另一个方面，多光束偏转器将彼此分开一个光束栅距的两束不同光束偏转至也彼此隔开的第一和第二感光器上。多光束偏转器包括具有关于旋转轴振动的操作基底的框架，和通过旋转轴支撑操作基底的侧轨。设置在操作基底上的偏转反射镜与操作基底一起振动，并且具有分别相应于第一和第二感光器的第一偏转反射面和第二偏转反射面。第一和第二偏转反射面彼此成一个角度。驱动导电图案设置在框架上，流过驱动导电图案的电流形成围绕偏转反射镜的感应磁场。永磁体与由驱动导电图案感生的磁场相互作用给偏转反射镜提供驱动力。
操作基底可以以基本恒定的频率振动。
驱动导电图案可以在操作基底上形成环形。
第一偏转反射面和第二偏转反射面可以是倾斜的并且相对于框架表面对称。
第一偏转反射面可以是基本上平行于框架表面，并且，第二偏转反射面可以相对于框架表面倾斜。
第二偏转反射面可以相对于框架表面形成一个锐角。
驱动导电图案可以形成在操作基底上并围绕偏转反射镜。
可以在驱动导电图案上施加交变电流。
根据本发明的另一个方面，激光扫描器件包括第一和第二扫描聚焦光学系统，每个系统将N个光束在主扫描方向上扫描至在副扫描方向上行进的N个感光器上，以形成潜像。每个扫描聚焦光学系统具有发射基本上彼此平行的N个光束的光源单元，并且这些光束彼此隔开一个光束栅距。多光束偏转器具有包括相应于N个感光器的N个偏转反射面的偏转反射镜，N个偏转反射面之间成一个角度。偏转反射面将光源单元发出的光束扫描至相应的感光器，并且驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜。至少一个聚焦光学单元将从光束偏转器扫描的光束聚焦到每个感光器上。第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向基本上彼此平行地设置。
驱动体可以包括用于形成围绕偏转反射镜的感应磁场的驱动导电图案，和用于通过与感应磁场相互作用将驱动力提供给偏转反射镜的永磁体。
驱动导电图案可以包括围绕偏转反射镜的回路。
至少一个聚焦光学单元可以包括用于校正被光束偏转器沿主扫描方向以不同放大倍率扫描的光束并将光束聚焦到相应的感光器上的扫描光学透镜，和沿从扫描光学透镜出射的光学路径设置的、用于将光束引导至相应的感光器上的反射镜。
第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统可以沿副扫描方向彼此分开。
第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统的各部分可以在副扫描方向上部分重叠。
感光器可以沿副扫描方向彼此分开。
根据本发明的又一个方面，多光束激光扫描单元包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统中的每个通过将两束光在主扫描方向上扫描至在副扫描方向上行进的第一和第二感光器上，形成潜像。每个扫描聚焦光学系统包括一个发出基本上彼此平行的两束不同光束的光源单元，光束彼此之间隔开一个光束栅距，和多光束偏转器。多光束偏转器包括偏转反射镜和驱动体。偏转反射镜包括对应于第一和第二感光器的第一和第二偏转反射面。第一和第二偏转反射面彼此成一个角度，并且将来自光源单元的光束扫描至对应的感光器。驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜。一个扫描光学透镜校正从在主扫描方向具有不同放大倍率的光束偏转器扫描的每束光，并且将光束聚焦在每个感光器上。反射镜设置在扫描光学透镜的出射光路上，并且将光束引导至每个感光器。第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向基本上彼此平行地设置。
第一偏转反射面和第二偏转反射面可以在驱动体的安装表面上对称地倾斜设置。
光源单元可以面向偏转反射镜，使光束入射到偏转反射镜的前表面。
第一偏转反射面可以基本上平行于驱动体的表面，并且第二偏转反射面可以相对于驱动体表面倾斜。
第二偏转反射面可以相对于驱动体表面形成一个锐角。
光源单元可以相对于驱动体的表面的法线以一个角度面向偏转反射镜。
感光器可以沿副扫描方向彼此分开。
根据本发明的另一个方面，多光束激光扫描单元包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统中的每一个通过将N个光束在主扫描方向上扫描至沿副扫描方向分隔开的N个感光器形成潜像。每个扫描聚焦光学系统包括光源单元，多光束偏转器和至少一个聚焦光学单元。光源单元发出N束基本上彼此平行的光束，光束彼此之间隔开一个光束栅距。多光束偏转器包括偏转反射镜和驱动体。偏转反射镜包括对应于N个感光器的N个偏转反射面。N个偏转反射面彼此成一个角度，并且将来自光源单元的光束扫描至对应的感光器。驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜。至少一个聚焦光学透镜聚焦从光束偏转器扫描的光束。第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向设置在相同高度(level)上。
驱动体可以包括用于围绕偏转反射镜形成感应磁场的驱动导电图案，和用于通过与感应磁场相互作用将驱动力提供给偏转反射镜的永磁体。
驱动导电图案可以包括围绕偏转反射镜的一个回路。
至少一个聚焦光学单元可以包括用于校正由光束偏转器沿主扫描方向以不同放大倍率扫描的光束并将所述光束聚焦在每个感光器上的扫描光学透镜，和设置在扫描光学透镜的出射光路上、用于将光束引导至对应的感光器上的反射镜。
感光器可以沿副扫描方向彼此分开。
根据本发明的另一个方面，多光束激光扫描单元包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统通过将两个不同光束在主扫描方向上扫描到在副扫描方向上行进的不同的两个感光器上，形成潜像。每个扫描聚焦光学系统包括光源单元，振动的多光束偏转器，扫描光学透镜和反射镜。光源单元包括发出基本上彼此平行的两束不同光束的两个不同的光源。光束彼此之间隔开一个光束栅距。振动的多光束偏转器包括偏转反射镜和驱动体。偏转反射镜包括对应于每个感光器的第一偏转反射面和第二偏转反射面。第一和第二偏转反射面彼此成一个角度。驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜。扫描光学透镜校正由光束偏转器在主扫描方向上以不同放大倍率扫描的每束光，并且将光束聚焦在每个感光器上。反射镜设置在扫描光学透镜的出射光路上，并且将光束引导至每个感光器。第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向设置在相同高度上。
第一偏转反射面和第二偏转反射面可以在驱动体的安装表面上对称地倾斜设置。
光束可以入射到偏转反射镜的前表面。
第一偏转反射面可以基本上平行于驱动体的安装表面，并且第二偏转反射面可以相对于驱动体表面倾斜一个锐角。
光源单元可以相对于驱动体的表面的法线以预定的角度面向偏转反射镜。
感光器可以沿副扫描方向彼此分开。
附图说明
从以下结合附图进行的描述，本发明某些示例性实施例的上述目的及其它目的、特征和优点将会变得更明显，其中：
图1为日本专利公开第P2004-255726号中披露的成像装置的剖视图；
图2A和2B分别为日本专利公开第P2002-174791号中披露的多端多边形反射镜的侧视图和俯视图；
图3为根据本发明的第一示例性实施例的多光束偏转器的透视图；
图4为根据本发明的第二示例性实施例的多光束偏转器的透视图；
图5为根据本发明的第三示例性实施例的多光束激光扫描单元的透视图；
图6为示于图5中的多光束激光扫描单元的侧视图；
图7为根据本发明的第四示例性实施例的多光束激光扫描单元的侧视图；
图8为根据本发明的第五示例性实施例的多光束激光扫描单元的透视图；
图9为示于图8中的多光束激光扫描单元的侧视图；和
图10为根据本发明的第六示例性实施例的多光束激光扫描单元的侧视图；
图11为根据本发明的一个示例性实施例的成像装置的剖视图。
在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件、特征和结构。
具体实施方式
在描述中定义的诸如详细结构及元件的这些内容用于帮助对本发明示例性实施例的全面理解。因此，本领域普通技术人员应当理解，在不背离本发明的范围和精神下，可以作出对这里描述的示例性实施例的各种改变和修改。同时，为清楚、简明起见，省略对公知功能和结构的描述。
图3表示根据本发明的第一示例性实施例的光束偏转器100。光束偏转器100包括一个偏转反射镜150和一个驱动体130。偏转反射镜包括偏转反射面150a和150b，驱动体130以预定的频率振动偏转反射镜150。驱动体130包括彼此相对的在其上部的框架110和在其下部的底部基底120。框架110包括为近似矩形框架的侧轨111和被侧轨围绕的操作基底113。操作基底113和侧轨111用具有狭窄宽度的旋转轴115连接，这样，操作基底113支撑在旋转轴115上并且关于图中的C轴振动。偏转反射镜150为近似三角形棱镜被支撑在操作基底113，并且与操作基底113一起振动。光源单元11面向偏转反射镜150，并且包括封装成一对的两个光源。从光源单元11出射的第一和第二光束L1和L2被以预定的频率振动和沿主扫描方向往复运动的偏转反射镜150反射。偏转反射面150a和150b形成在偏转反射镜150上。更具体地，对应于第一和第二光束L1和L2的第一偏转反射面150a和第二偏转反射面150b之间形成预定的角度。偏转反射面150a和150b相对于框架110的表面倾斜。也就是说，第一偏转反射面150a从第一偏转反射面150a的左端移向边界线150c时逐渐倾斜，第二偏转反射面150b当从边界线150c移向第二偏转反射面150b的右端时逐渐倾斜。偏转反射镜150具有基本上对称的结构，并且第一和第二光束L1和L2直接发射到偏转反射镜150上。也就是说，第一和第二光束L1和L2基本上垂直于框架110平面，并且每个偏转反射面150a和150b对于入射光具有相同的入射角，并以相同的发射角反射第一和第二光束L1和L2。第一和第二光束L1和L2以预定的光束栅距入射到偏转反射面150a和150b上，并且基本上相互平行。第一和第二光束L1和L2被偏转反射面150a和150b反射，并且彼此远离行进，扫描不同的感光器(未示出)。该过程将在下文进一步详细描述。偏转反射面的数量不限于两个，而是相应于光束的数目N(N≥2)形成可选数目N个不同的偏转反射面。
对准偏转反射镜150以偏转从光源单元11发出的两束或更多束光。例如，将偏转反射镜150和光源单元11光学对准，使得第一和第二光束L1和L2入射到第一和第二偏转反射面150a和150b。尽管没有示出，但是，这些光束被第一和第二偏转反射面150a和150b偏转到不同方向，并穿过设置在每条光路上的扫描光学透镜(未示出)，被反射镜(未示出)反射到感光器上。
包括操作基底113和侧轨111的框架110可以由单晶硅材料形成，以将旋转轴115因反复扭转负荷引起的疲劳产生断裂的可能性降至最小。偏转反射镜150可以通过提供硅三角形棱镜，然后将三角形棱镜粘贴到框架110上形成。可替代的，偏转反射镜150可以由具有框架110的单体形成，例如，通过蚀刻具有一定厚度的硅块。偏转反射面150a和150b可以通过用硅材料玻璃化处理偏转反射镜150的表面，或者，通过在偏转反射镜150的表面上气相沉积高反射率的薄金属层诸如铝或银形成。
驱动导电图案117在操作基底113上围绕偏转反射镜150。具体地，驱动导电图案117沿偏转反射镜150的边缘形成一个环行。驱动导电图案117可以在操作基底113的主表面上形成。极性周期性变化的交流电压(AC)通过高压发生器(未示出)施加到驱动导电图案117上。当所述电压施加到驱动导电图案117上时，在偏转反射镜150周围产生感应磁场。当施加电压的极性以高频反转时，感应磁场的极性以与电压极性相同的周期进行反转。感应磁场通过与永磁体125相互作用来提供驱动力，下文将详细描述。
框架110支撑在底部基底120上，底部基底120用绝缘材料形成以与框架110电绝缘。底部基底120提供预定的空间120’，该空间的尺寸被设置为当偏转反射镜150振动时该空间不妨碍偏转反射镜150。永磁体125设置在预定空间120’的下部。更具体地，永磁体125设置在偏转反射镜150附近并面向偏转反射镜的两端。永磁体125可以具有相反的极性。永磁体125与由驱动导电图案117产生的感应磁场相互作用，将吸引或排斥力引导至偏转反射镜150的两端，使偏转反射镜150受到交变扭矩，从而绕旋转轴115旋转。这样，当极性周期变化的AC电压施加到驱动导电图案117上时，随着通过导电图案117的电压的极性的变化，偏转反射镜150周期性振动。当施加对应于偏转反射镜150的共振频率的预定AC电压时，偏转反射镜150以大振动角共振振动。
图4表示根据本发明第二示例性实施例的振动的多光束偏转器200。参照图4，光束偏转器200包括一个偏转反射镜250和一个振动偏转反射镜250的驱动体230。驱动体230包括彼此相对并彼此连接的框架210和底部基底220。框架210包括侧轨211和由侧轨211旋转支撑的操作基底213。偏转反射镜250形成在操作基底213上，关于旋转轴215以高频振动。偏转反射面250a和250b形成偏转反射镜250的表面，并在不同方向上扫描第一和第二光束L1和L2。第一偏转反射面250a和第二偏转反射面250b相对于框架210表面具有不对称的结构。第一偏转反射面250a相对于框架210表面水平，第二偏转反射面250b相对于框架210的表面倾斜成一个锐角。
由于偏转反射镜250具有不对称结构，向偏转反射镜250辐射光的光源单元11可以设置为相对于框架210的表面的法线成θ角。因此，尽管第一和第二偏转反射面250a和250b是不对称的，被第一和第二偏转反射面250a和250b反射的光束L1和L2相对于框架210的表面的法线对称地行进。这样，整个扫描聚焦光学系统具有对称的光学布置，并且可以简化每个光学组件的布置。这将在下文详细描述。
驱动导电图案217在操作基底213上围绕偏转反射镜250形成一个环行。高频电压发生器(未示出)连接到导电图案217的末端。电流施加到导电图案217上，导电图案217产生围绕偏转反射镜250的感应磁场。感应磁场与面向偏转反射镜250的两端设置在底部基底220的下部内的一对永磁体125相互作用，给偏转反射镜提供来回交变的扭矩。
图5和6分别为根据本发明的第三示例性实施例的多光束激光扫描单元的透视图和侧视图。在示出的可用于彩色打印机的多光束激光扫描单元中，从光源单元11或51出射的光束LY，LM，LC和LK被高频振动的光束偏转器100或101偏转并扫描，被扫描的光束LY，LM，LC和LK在第一至第四旋转感光器DY，DM，DC和DK上形成潜像。在本说明书中，主扫描方向是指沿感光器DY，DM，DC和DK的旋转轴的方向，即该图中的x方向。副扫描方向是指被扫描的光束LY，LM，LC和LK入射到旋转感光器DY，DM，DC和DK的表面上那点处的运动方向，即该图中的y方向。
第一至第四感光器DY，DM，DC和DK可以对应于四个颜色组件，黄、洋红、青和黑。如图所示，第一至第四感光器DY、DM、DC和DK在副扫描方向即y方向彼此隔开。该示例性实施例的多光束偏转器包括对应于在副扫描方向即y方向上设置的感光器DY，DM，DC和DK，沿副扫描方向基本上彼此平行设置的第一扫描聚焦光学系统S1和第二扫描聚焦光学系统S2。第一扫描聚焦光学系统S1包括用于将第一和第二光束LY和LM扫描至第一和第二感光器DY和DM上的光学组件。第二扫描成像光学系统S2构造为将第三和第四光束LC和LK扫描至第三和第四感光器DC和DK。
详细地说，第一扫描聚焦光学系统S1包括产生第一和第二基本上平行的光束LY和LM的光源单元11，为感光器DY和DM扫描第一和第二光束LY和LM的光束偏转器100，用于将偏转光束引导至感光器DY和DM的反射镜30Y和30M，以及设置在光束偏转器100与反射镜30Y和30M之间、用于聚焦光束LY和LM以在感光器DY和DM上形成潜像的扫描光学透镜20Y和20M。
光源单元11产生彼此基本平行的两束或多光束光LY和LM。例如，光源单元可以是成对形成并作为相同光学部件封装的激光二极管。光源单元11朝向光束偏转器100的前表面发出基本上彼此平行的光束LY和LM。准直透镜13和柱面透镜15可以设置在光源单元和光束偏转器100之间的光路上。光束LY和LM被准直透镜13准直，并且被柱面透镜15聚焦并汇聚在光束偏转器100上。
光束偏转器100可以具有图3所示的结构。详细地说，光束偏转器100包括高频振动的偏转反射镜150。第一偏转反射面150a和第二偏转反射面150b在提供底部表面的驱动体130上对称地倾斜。第一和第二光束LY和LM入射到它们共同的光束偏转器100上，并且被第一偏转反射面150a和第二偏转反射面150b反射到不同的方向，从而在感光器DY和DM上形成潜像。被光束偏转器100偏转并扫描的第一光束LY入射到第一扫描光学透镜20Y上。被光束偏转器100偏转并扫描的第一光束LY入射到第一扫描光学透镜20Y上，并且沿主扫描方向行进的以不同放大倍率聚焦的第一光束LY的光路被第一反射镜30Y改变，并且第一光束聚焦到第一感光器DY上。第一扫描光学透镜20Y的形状沿主扫描方向变化，入射光束LY以不同放大倍率聚焦到感光器DY上。
类似地，被光束偏转器100扫描的第二光束LM入射到第二扫描光学透镜20M上，并且被第二反射镜30M反射到感光器DM上。在该示例性实施例的多光束扫描器件中，每个光束偏转器都被用于从其中一个光源单元发出、并同时被扫描至不同感光器的光束，从而减少了多光束偏转器的光学部件的数目和制造成本。探测透镜17a和光学传感器19a被用来同步第一感光器DY上形成的光点的位置和潜像的图像数据。类似地，探测透镜17b和光学传感器19b被用来从第二感光器DM上的聚焦位置产生水平同步的信号。
第二扫描聚焦光学系统S2可以具有与第一扫描聚焦光学系统S1相同的光学结构，从而，其包括产生基本上相互平行的第三和第四光束的光源单元51，以高频振动并偏转光束LC和LK的第二多光束偏转器101，将第三和第四光束LC和LK聚焦在感光器DC和DK上的第三和第四扫描光学透镜20C和20K，以及将光束LC和LK引导至感光器DC和DK上的第三和第四反射镜30C和30K。第二扫描聚焦光学系统S2以与第一扫描聚焦光学系统S1相同的方式设置。也就是说，光入射的第一光束偏转器100和第二光束偏转器101的表面基本上平行，偏转反射面基本上平行，并且光源单元11或51设置为面向第一光束偏转器100和第二光束偏转器101，而且在副扫描方向即y方向上彼此隔开。另外，与在第一扫描聚焦光学系统S1中一样，准直透镜53和柱面透镜55可以设置在光源单元51和光束偏转器101之间的光路上。此外，用于从第三和第四感光器DC和DK的聚焦位置产生水平同步信号的探测器57a和57b以及光学传感器59a和59b可以设置在从光束偏转器101发出的光的出射光路中。
图5示出对应于色彩实现的四色元件，例如黄、洋红、青和黑的第一至第四感光器。但是，可以根据实现全色彩所要组合的墨水的颜色来选择感光器的数目或种类，并且本发明不限于具体公开的颜色。此外，本发明的技术特征基本上还可以用于任何选择的感光器。因此，可以在第一和第二扫描聚焦光学系统中放置N个感光器(N≥2)，并且可以从光源单元发出相应数目的光束。所述光束被具有N个偏转反射面的多光束偏转器扫描至对应的感光器。举例来说，当每个扫描聚焦光学系统包括N个感光器时，整个光束偏转器包括2N个感光器，从而能够用2N个颜色部件实现全色彩。这些技术特征可以应用于下文描述的其它示例性实施例中。
图7为根据本发明的第四示例性实施例的激光扫描单元。除下文描述的外，该示例性实施例的多光束激光扫描单元包括与示于图6中的多光束激光扫描单元相同的元件。为了更好地理解，附图中相同的附图标记表示相同的元件。参照图7，对应于四个颜色部件诸如黄、洋红、青和黑的第一至第四感光器DY，DM，DC和DK在副扫描方向彼此隔开，第一扫描聚焦光学系统S1和第二扫描聚焦光学系统S2将光束扫描至感光器DY，DM，DC和DK。第一扫描聚焦光学系统S1具有将第一和第二光束LY和LM扫描至第一和第二感光器DY和DM上的结构。第二扫描聚焦光学系统S2具有通过将第三和第四光束LC和LK扫描至第三和第四感光器DC和DK形成潜像的结构。每个扫描聚焦光学系统S1和S2包括产生并发射光束LY，LM，LC和LK的光源单元11或51，接收并偏转来自光源单元11或51的光束LY，LM，LC和LK以将它们扫描的光束偏转器100或101，以及将光束LY，LM，LC和LK聚焦到感光器DY，DM，DC和DK上的扫描光学透镜20Y，20M，20C和20K。第一光束偏转器100和第二光束偏转器101被定向为它们的偏转反射面在相同方向上，以具有相同的入射方向，并且光源单元11或51面向光束偏转器100或101。
本示例性实施例的激光扫描单元与示于图6中的激光扫描单元具有不同的设置。在图6中，在副方向上设置的第一扫描聚焦光学系统S1和第二扫描聚焦光学系统S2以一个预定距离隔开。但是，本示例性实施例的激光扫描单元设置为第一扫描聚焦光学系统S1和第二扫描聚焦光学系统S2在预定的范围内彼此重叠，使得它们更紧凑。也就是说，在副扫描方向上设置在第一扫描聚焦光学系统S1下部的光学透镜20M和反射镜30M和在副扫描方向上设置在第一扫描聚焦光学系统S1上部的光学透镜20C和反射镜30C分别与第二和第一扫描聚焦光学系统S1和S2重叠。这样，由第一扫描聚焦光学系统S1引导的第二光束LM的光路与由第二扫描聚焦光学系统S2引导的第三光束LC的光路彼此交叉。
图8和图9分别为根据本发明的第五示例性实施例的多光束激光扫描单元的透视图和侧视图。根据本示例性实施例的多光束激光扫描单元包括与示于图5的多光束激光扫描单元基本相同的元件，但二者具有如下所述的不同技术特征。对应于黄、洋红、青和黑的第一至第四感光器DY，DM，DC和DK成对放置在相对于光束偏转器100和101的左侧和右侧。也就是说，第一和第二感光器DY和DM在副扫描方向(y方向)放置在光束偏转器100和101的一侧，第三和第四感光器DC和DK在副扫描方向放置在光束偏转器100和101的相对侧。这样，扫描聚焦光学系统S1和S2分别在感光器DY和DM以及感光器DC和DK上形成潜像。第一和第二光束LY和LM被第一扫描聚焦光学系统S1扫描到第一和第二感光器DY和DM上，第三和第四光束LC和LK被第二扫描聚焦光学系统S2扫描到第三和第四感光器DC和DK上。更具体地，第一扫描聚焦光学系统S1包括产生和发出基本上彼此平行的第一和第二光束LY和LM的第一光源单元11，接收光束LY和LM并将光束反射到不同方向的光束偏转器100，将被偏转的光束LY和LM聚焦到对应的感光器上的扫描光学透镜20Y和20M，以及反射镜30Y和30M。光束偏转器100具有示于图3中的结构。也就是说，第一偏转反射面150a和第二偏转反射面150b形成于偏转反射镜150上以反射第一和第二光束LY和LM。第一和第二偏转反射面150a和150b将第一和第二光束LY和LM扫描到沿副扫描方向设置的第一和第二感光器DY和DM上。
第二聚焦光学系统S2具有与第一聚焦光学系统S1基本上相同的结构。更具体地，第二扫描聚焦光学系统S2包括产生和发出基本上彼此平行的第三和第四光束LC和LK的第二光源单元51，接收并反射从光源单元51发出的第三和第四光束LC和LK的光束偏转器101，将光束LC和LK引导至感光器DC和DK上的反射镜30C和30K，以及将光束聚焦以在感光器DC和DK上形成潜像的扫描光学透镜20C和20K。
本示例性实施例的多光束激光扫描单元具有与示于图5中的多光束激光扫描单元不同的布置。在第一示例性实施例中，感光器DY，DM，DC和DK在副扫描方向基本上彼此平行地设置。更具体地，第一扫描聚焦光学系统S1和第二扫描聚焦光学系统S2在相同的方向反射光并且沿副扫描方向设置。但是，本示例性实施例的多光束激光扫描单元的光学布置具有对应于在副扫描方向的感光器对DY和DM与DC和DK设置在左侧和右侧的结构。更具体地，第一扫描聚焦光学系统S1和第二扫描聚焦光学系统S2将光反射到相反的方向。下面将描述该光学布置的区别。
图5的多光束激光扫描单元将图像提供给沿副扫描方向基本上彼此平行设置的感光器DY，DM，DC和DK。被光束偏转器100或101偏转的光束将潜像扫描至感光器对DY和DM与DC和DK上。第一和第二光束偏转器100和101设置为使偏转反射面130a和150b将光束引导到相同方向，并且面向偏转反射面的第一光源单元11和第二光源单元51沿副扫描方向设置并发出基本上平行的光束。
然而，图8示出的多光束激光扫描单元将图像提供给在光束偏转器100和101的相对侧上成对设置的感光器DY，DM，DC和DK。光束偏转器100或101将光束扫描至感光器DY，DM，DC和DK上，形成潜像。第一和第二光束偏转器100和101间隔开一个预定的距离，使得第一和第二光束偏转器100和101的偏转反射面150a和150b指向相反方向。因此，第一光源单元11和第二光源单元51在光束偏转器100和101的外侧彼此相对地发射光束。
图10为根据本发明的第六示例性实施例的多光束激光扫描单元的侧视图。光束LY，LM，LC和LK被光束偏转器200和201发射到沿副扫描方向设置的感光器DY，DM，DC和DK上。被第一光束偏转器200和第二光束偏转器201扫描的光束聚焦到在副扫描方向上设置的感光器上；被第一光束偏转器200和第二光束偏转器201扫描的光束聚焦到在副扫描方向上在光束偏转器的上面或下面设置的感光器上。光束偏转器200和201具有图4中所示的结构。光束偏转器200和201具有彼此成一个预定的角度并且高频振动以扫描不同光束的第一和第二偏转反射面250a和250b。具有不对称结构的两个偏转反射面250a和250b设置在光束偏转器200的平面基底上。第一偏转反射面250a基本上平行于驱动体230的表面，第二偏转反射面250b相对于驱动体230成一个锐角。光束偏转器200以预定的频率振动并且偏转来自光源单元11的光束LY和LM。第一偏转反射面250a将第一光束LY，第二偏转反射面250b将第二光束LM，扫描至感光器DY和DM。
由于根据本发明一个示例性实施例的光束偏转器200或201具有第一偏转反射面250a基本上平行于驱动体230而第二偏转反射面250b相对于驱动体230的表面成一个角度这种不对称设置，光源单元11可以以与驱动体230的法线成预定角度θ发射光束。
这样，尽管不对称地形成偏转反射面250a和250b，但是被偏转反射面250a和250b反射的光束LY，LM，LC和LK是关于驱动体230的垂线对称的。因此，聚焦光学系统的整个光学布置可以是对称的，并且可以简化每个光学元件的布置。
参照图11，成像装置包括显影单元310，传送带325，多光束激光扫描单元(LSU)，转印辊340和定影器350。显影单元310包括分别容纳不同颜色，例如，黄(Y)，洋红(M)，青(C)和黑(K)的墨水的四个显影盒310Y，310M，310C和310K。
传送带325在被多个支撑辊324支撑的同时进行循环。多光束激光扫描单元(LSU)将对应于黄(Y)，洋红(M)，青(C)和黑(K)色的图像数据的光束LY，LM，LC和LK扫描在显影盒310Y，310M，310C和310K的每个感光器DY，DM，DC和DK上。在该实施例中，多光束激光扫描单元(LSU)可以具有示于图6的结构。适用于其他实施例的多光束激光扫描单元(LSU)可以具有示于图7、图9和图10中的结构之一。
每个显影盒310Y，310M，310C和310K包括感光器DY，DM，DC和DK以及显影辊312。每个显影盒310Y，310M，310C和310K还包括静电充电辊313。充电偏置电压施加到静电充电辊313上，使得感光器DY，DM，DC和DK的外周被充电为均匀的静电电势。可以用电晕放电器(未图示)代替静电充电辊313。显影辊312通过将墨粉粘着在其外周，将墨粉提供给感光器DY，DM，DC和DK。显影偏置电压施加到显影辊312上以将墨粉提供给感光器DY，DM，DC和DK。尽管图中未示出，但是每个显影盒310Y，310M，310C和310K还可以包括将墨粉粘着到显影辊312上的供给辊，调节粘着到显影辊312上的墨粉量的调节单元，以及将容纳在其中的墨粉传送到供给辊和/或显影辊的搅拌器。每个显影盒310Y，310M，310C和310K包括开口317，该开口317形成来自多光束激光扫描单元(LUS)的光束LY，LM，LC和LK扫描感光器DY，DM，DC和DK的通道。感光器DY，DM，DC和DK的外周面面对传送带325。
四个转印辊340这样设置，使传送带325在转印辊340与显影盒310Y，310M，310C和310K的感光器DY，DM，DC和DK之间。转印偏压施加到转印辊340上。
下面将描述通过上述结构形成彩色图像的过程。通过将充电偏置电压施加到静电充电辊313上，将每个显影盒310Y，310M，310C和310K的感光器DY，DM，DC和DK充电为均匀的静电电压。多光束激光扫描单元(LUS)通过将对应于相应的黄、洋红、青和黑色的图像数据的光束LY，LM，LC和LK穿过开口317发射至每个显影盒310Y，310M，310C和310K的感光器DY，DM，DC和DK上，形成潜像。显影偏置电压施加在显影辊312上。然后，粘着在显影辊312外周的墨粉粘附到静电潜像上，从而相应的黄、洋红、青和黑色的墨粉图像形成在每个显影盒310Y，310M，310C和310K的感光器DY，DM，DC和DK上。
由拾取辊321从纸盒320中取出一张打印纸。通过进给辊322将一张打印纸放置在传送带325上。例如，纸的前端大约在形成在显影盒310K的感光器DK外表面的黑色(K)墨粉图像的前端到达转印辊隙的时候到达转印辊隙，面向转印辊340。当转印偏置电压施加到转印辊340上时，形成在感光器DK上的墨粉图像被转印到一张打印纸上。随着打印纸的进给，在显影盒310C，310M和310Y的感光器DC，DM和DY上形成的青(C)、洋红(M)和黄色(Y)墨粉图像顺序转印到一张打印纸上并且重叠，从而在一张打印纸上形成彩色墨粉图像。定影器350通过施加热量和压力将形成在一张打印纸上的彩色墨粉图像定影。墨粉图像已经定影的打印纸通过输出辊323输出到成像装置外部。
本发明的多光束偏转器偏转多束光以将所述光束扫描在感光器上。因此，与光束偏转器对应于每个感光器的现有技术相比，光源和光学元件的数目得以减少，从而简化了装置，而且多光束激光扫描单元的制造成本更低，并且增加了光学元件布置的自由度。
特别地，本发明的多光束偏转器以一种相对简单的方式形成，从而相对于现有技术，制造起来更容易，并允许更宽泛的部件布置。因此，可以简化光学系统中的部件的布置，降低制造成本并获得高质量。
此外，根据本发明，由于多光束光束扫描到相应颜色组件的感光器上，因此与顺序选择和扫描感光器的现有技术相比提高了光扫描速度。
尽管已经参照本发明的某些例举性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出各种变化。

Claims (22)

1.一种多光束激光扫描单元，该单元包括第一和第二扫描聚焦光学系统，每个扫描聚焦光学系统将N个光束沿主扫描方向扫描到在副扫描方向上行进的N个感光器上，以形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
发射基本上彼此平行的N个光束的光源单元，所述光束彼此隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的多光束偏转器，所述偏转反射镜包括相应于N个感光器的N个偏转反射面，所述N个偏转反射面之间成一个角度，所述偏转反射面将光源单元发出的光束扫描至相应的感光器，且所述驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜；和
将从光束偏转器扫描的光束聚焦到每个感光器上的至少一个聚焦光学单元，
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向基本平行地设置。
2.根据权利要求1所述的多光束激光扫描单元，其中，所述驱动体包括：
用于形成围绕偏转反射镜的感应磁场的驱动导电图案；和
用于通过与感应磁场相互作用将驱动力提供给偏转反射镜的永磁体。
3.根据权利要求1所述的多光束激光扫描单元，其中，至少一个所述聚焦光学单元包括：
扫描光学透镜，其用于校正被光束偏转器沿主扫描方向以不同放大倍率扫描的光束并将所述光束聚焦到相应的感光器上；和
反射镜，其沿扫描光学透镜的出射光学路径设置、用于将所述光束引导至相应的感光器上。
4.根据权利要求1所述的多光束激光扫描单元，其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向彼此分开。
5.根据权利要求1所述的多光束激光扫描单元，其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统的一部分在副扫描方向上重叠。
6.根据权利要求1所述的多光束激光扫描单元，其中，感光器沿副扫描方向彼此分开。
7.一种包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统的多光束激光扫描单元，所述第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统中的每一个通过将两束光在主扫描方向上扫描至在副扫描方向上行进的第一和第二感光器上，形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
发出基本上彼此平行的两个不同光束的光源单元，所述光束彼此之间隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的多光束偏转器，所述偏转反射镜包括对应于第一和第二感光器的第一和第二偏转反射面，所述第一和第二偏转反射面彼此成一个角度，并将来自光源单元的光束扫描到相应的感光器上，且所述驱动体关于旋转轴振动所述偏转反射镜；
扫描光学透镜，用于校正被光束偏转器在主扫描方向以不同放大倍率扫描的每束光，并且将所述光束聚焦在每个感光器上；
反射镜，其设置在扫描光学透镜的出射光路上，并且将光束引导至每个感光器；
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向基本上彼此平行地设置。
8.根据权利要求7所述的多光束激光扫描单元，其中，第一偏转反射面和第二偏转反射面在驱动体的安装表面上对称地倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的多光束激光扫描单元，其中，光源单元面向偏转反射镜，使光束入射到偏转反射镜的前表面。
10.根据权利要求7所述的多光束激光扫描单元，其中，第一偏转反射面基本上平行于驱动体的表面，并且第二偏转反射面相对于驱动体表面倾斜。
11.根据权利要求10所述的多光束激光扫描单元，其中，第二偏转反射面相对于驱动体表面形成一个锐角。
12.根据权利要求11所述的多光束激光扫描单元，其中，光源单元相对于驱动体的表面的法线以一个角度面向偏转反射镜。
13.一种包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统的多光束激光扫描单元，该第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统中的每一个通过将N个光束沿主扫描方向扫描到沿副扫描方向分隔开的N个感光器上，形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
光源单元，其发出N个基本上彼此平行的光束，所述光束彼此之间隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的多光束偏转器，该偏转反射镜包括相应于N个感光器的N个偏转反射面，所述N个偏转反射面彼此成一个角度，所述偏转反射面将来自光源单元的光束扫描至相应的感光器，且所述驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜；和
至少一个聚焦光学单元，用于聚焦从光束偏转器扫描的光束，
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统设置在沿副扫描方向相同的高度(level)上。
14.根据权利要求13的多光束激光扫描单元，其中由第一扫描聚焦光学系统或第二扫描聚焦光学系统中的一个的相同扫描聚焦光学系统所扫描的光束到达的感光器沿副扫描方向彼此分开。
15.一种包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统的多光束激光扫描单元，该第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统通过将两个不同光束沿主扫描方向扫描到在副扫描方向上行进的两个不同感光器上，形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
光源单元，其包括两个不同光源并且发出基本上彼此平行的两个不同光束，所述光束之间隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的振动的多光束偏转器，该偏转反射镜包括相应于每个感光器的第一偏转反射面和第二偏转反射面，该第一和第二偏转反射面彼此成一个角度，且所述驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜；
扫描光学透镜，其用于校正由光束偏转器在主扫描方向上以不同放大倍率扫描的每束光，并将光束聚焦在每个感光器上；和
反射镜，其设置在扫描光学透镜的出射光路上，并且将光引导至每个感光器，
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统设置在沿副扫描方向相同的高度上。
16.一种成像装置，其中，多光束激光扫描单元包括第一和第二扫描聚焦光学系统，每个扫描聚焦光学系统将N个光束在主扫描方向上扫描到在副扫描方向上行进的N个感光器上，以形成线性潜像；和将形成于感光器上的潜像显影为打印介质上的可见图像的显影单元，每个扫描聚焦光学单元包括：
光源单元，其发射基本上彼此平行的N个光束，并且这些光束彼此隔开一个预定的光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的多光束偏转器，该偏转反射镜包括相应于N个感光器的N个偏转反射面，N个偏转反射面之间成一个预定的角度，偏转反射面将光源单元发出的光束扫描至相应的感光器，且所述驱动体被驱动以预定频率关于旋转轴振动所述偏转反射镜；和
至少一个聚焦光学单元，其将从光束偏转器扫描的光束聚焦到每个感光器上，
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向平行地设置。
17.根据权利要求16所述的成像装置，其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统可以沿副扫描方向彼此分开。
18.根据权利要求16所述的成像装置，其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统的一部分在副扫描方向上重叠。
19.一种成像装置，其中，多光束激光扫描单元包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统，该第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统中的每一个通过将两束光在主扫描方向上扫描到在副扫描方向上行进的第一和第二感光器上，形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
光源单元，其发出基本上彼此平行的两个不同光束，所述光束彼此之间隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的多光束偏转器，该偏转反射镜包括对应于第一和第二感光器的第一和第二偏转反射面，第一和第二偏转反射面彼此成一个角度，并将来自光源单元的光束扫描到相应的感光器上，且所述驱动体关于旋转轴振动所述偏转反射镜；
扫描光学透镜，其用于校正由光束偏转器在主扫描方向以不同放大倍率扫描的每束光，并且将所述光束聚焦在每个感光器上；
反射镜，其设置在扫描光学透镜的出射光路上，并且将光引导到每个感光器上；
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向基本上彼此平行地设置。
20.一种成像装置，其中，多光束激光扫描单元包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统，所述第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统中的每一个通过将N个光束在主扫描方向扫描到沿副扫描方向分隔开的N个感光器上，形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
光源单元，其发出基本上彼此平行的所述N个光束，所述光束彼此之间隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的多光束偏转器，该偏转反射镜包括相应于N个感光器的N个偏转反射面，所述N个偏转反射面彼此成一个角度，偏转反射面将来自光源单元的光束扫描至相应的感光器，且所述驱动体关于旋转轴振动所述偏转反射镜；和
至少一个聚焦光学透镜，其用于聚焦从光束偏转器扫描的光束，
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向设置在相同的高度上。
21.根据权利要求20所述的成像装置，其中，由第一扫描聚焦光学系统或第二扫描聚焦光学系统其中一个的相同的扫描聚焦光学系统所扫描的光束到达的感光器沿副扫描方向彼此分开。
22.一种成像装置，其中，多光束激光扫描单元包括第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统，该第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统通过将两个不同光束在主扫描方向上扫描到在副扫描方向上行进的两个不同感光器上，形成潜像，每个扫描聚焦光学系统包括：
光源单元，其包括两个不同光源并且发出基本上彼此平行的所述两个不同光束，所述光束隔开一个光束栅距；
包括偏转反射镜和驱动体的振动的多光束偏转器，该偏转反射镜包括相应于每个感光器的第一偏转反射面和第二偏转反射面，所述第一和第二偏转反射面彼此成一个角度，且所述驱动体关于旋转轴振动偏转反射镜；
扫描光学透镜，其用于校正由光束偏转器在主扫描方向以不同放大倍率扫描的每束光，并将所述光束聚焦在每个感光器上；以及
反射镜，其设置在扫描光学透镜的出射光路上，并且将光束引导至每个感光器，
其中，第一扫描聚焦光学系统和第二扫描聚焦光学系统沿副扫描方向设置在相同的高度上。
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