具体实施方式
下面参照附图说明本发明光偏转器及其制造方法、光扫描装置、以及图像形成装置的各优选实施例。
(第一实施例)
图1是本发明第一实施例包括旋转构件在内的光偏转器的剖视图。
图2是本发明第一实施例光偏转器的立体图。
如图1和图2所示,本实施例光偏转器的旋转构件101包括:依靠热压配合相对于轴承轴102的外部表面固定的多角镜103、104;与多角镜104附接的凸缘105;以及与凸缘105附接的转子磁铁106。
有一径向轴承,为一包括轴承轴102和紧固套管107在内的挡油轴承。轴承间隙沿直径方向设定为小于10μm。为了确保高速旋转期间的稳定性,该径向轴承具有各动压产生槽(未图示)。动压产生槽设置于轴承轴102的外部表面上或紧固套管107的内部表面上,最好是设置于由具有良好加工性能的烧结组件所形成的紧固套管107的内部表面上。
轴承轴102最好是可以由诸如SUS420J2这类具有较好耐磨性并且可淬火的马氏体不锈钢所形成,从而具有较高的表面硬度。
凸缘105处于多角镜104的下面,并依靠敛缝压紧或粘接结合来固定。
转子磁铁106固定于凸缘105底部的内部表面上;而转子磁铁106和轴承壳108上固定的定子磁芯109(绕组线圈109a)构成一外转子无刷电动机。转子磁铁106是一使用树脂作为粘接剂的结合磁铁,转子磁铁106的外径部由凸缘105保持。转子磁铁106可以用粘接剂固定,但最好是依靠压紧配合来固定转子磁铁106,因为这样可以产生甚至是较高的旋转速度,但即便是高温环境也不至于使固定部分发生较小的移动,并能够以较高的精度保持旋转构件101的平衡。
轴向轴承是一使轴承轴102底部表面上所形成的凸曲面102a与凹面托组件(trust cupmember)110相接触的转动轴承。
举例来说,凹面托组件(trust cup member)110可以用树脂材料形成来改善滑润性。作为替代,凹面托组件(trust cup member)110也可以用马氏体不锈钢、陶瓷、或金属材料来形成,并可以对凹面托组件(trust cup member)110的表面进行诸如类金刚石碳化(DLC)处理这种硬化处理来防止磨损粉末产生。
凹面托组件(trust cup member)110和紧固套管107保持于轴承壳108中,并使用一液封111来防止油外流。
当旋转构件101以25000rpm(每分钟25000转)甚至更高的转速旋转时,为了减小振动,需要对旋转构件101的平衡进行精确校正和保持。旋转构件101有两个位置用来校正不平衡,其中一个处于上端位置,另一个处于下端位置。具体来说,作为处于上端位置的情形,有一圆环形沉降凹部103a形成于反光镜103上,而作为处于下端位置的情形,则有一圆环形沉降凹部105a形成于凸缘105上,并将粘接剂应用于圆环形沉降凹部103a和105a上用以平衡校正。其中要求该不平衡状态小于10mg*mm,举例来说,半径是10mm的位置其校正量应该小于1mg。
当实施上述细微调节时,由于与粘接剂粘附,因而难以控制,如果以高达40000rpm或以上转速旋转的话,便因粘接剂量较少或者粘接力较弱而造成粘接剂分开或者分散,最好是通过例如钻头磨床加工或者激光加工来消除旋转构件101的某些部件。
本实施例中,电动机系统是一在半径方向上具有磁隙的外转子电机,转子磁铁106置于定子磁芯109的外径部。另外,旋转驱动是以下列方式进行的。具体来说,电路板112上安装的霍耳器件113的输出信号是指通过转子磁铁106的磁场所产生的位置信号,通过驱动IC(集成电路)114来实现绕组线圈109a的激励切换,从而产生旋转运动。转子磁铁106在径向方向上磁化,在转子磁铁106和定子磁芯109的外部表面两者间产生一旋转力矩,从而产生旋转运动。转子磁铁106除了内径部以外的外径部在高度方向上磁路为开路,用于对电动机的激励进行切换的霍耳器件113置于呈开路的磁路中。控制器115通过一连接器与电缆线(未图示)连接来接受主体的供电,启动或者中止电动机,或者输入或输出控制信号来指示旋转速度。
多角镜103、104其中每一个都具有4个偏转反射面,多角镜103、104在旋转构件101的旋转轴线方向上层叠。多角镜103和104在旋转构件101的旋转方向上相对旋转45度,具体来说,多角镜103配置为该多角镜103的各偏转反射面相对于多角镜104的各偏转反射面偏移,即多角镜103配置为该多角镜103的各偏转反射面相对于多角镜104的各偏转反射面倾斜,在图1和图2中与旋转构件101的旋转轴线正交的水平面上多角镜103的其中一个偏转反射面和多角镜104其相对应的一个偏转反射面形成45度角。
多角镜103和104依靠热压配合相对于轴承轴102的外部表面固定,由此将多角镜103和104结合在一起。
与轴承壳108的顶部相交的多角镜104的底部其移动在多角镜104的底部形成一杯形部分。依靠热压配合将多角镜103和104相对于轴承轴102的外部表面固定时使用固定夹具,同时确保多角镜103和104相对旋转45度。
多角镜103的偏转反射面的有效偏转区域103b和多角镜104的偏转反射面的有效光偏转区域104b在旋转构件101的旋转轴线方向(图1和图2中的垂直方向)上并非处于多角镜103和104的各偏转反射面的中心。具体来说,在旋转轴线方向上相对于多角镜104处于上部位置的多角镜103中,多角镜103的有效偏转区域103b形成于该多角镜103的偏转反射面的上边缘附近;而在旋转轴线方向上处于下部位置的多角镜104中,多角镜104的有效偏转区域104b形成于该多角镜104的偏转反射面的下边缘附近。换句话说,多角镜103的有效偏转区域103b定位于离开该多角镜103的偏转反射面的中心,而多角镜104的有效偏转区域104b则定位于离开该多角镜104的偏转反射面的中心。
图3是说明本发明第一实施例将多角镜103、104的各偏转反射面加工成为镜面的方法所用的立体图。
图4是说明本发明第一实施例将多角镜103、104的各偏转反射面加工成为镜面的方法的剖视图。
图3和图4中示意性说明了镜面加工机器的核心部分。
如图3和图4所示,有一圆盘形组件201相对于镜面加工机器的主旋转轴固定,有一切削刀具202附接于圆盘形组件201其外端附近的表面。镜面加工机器相对于主旋转轴旋转,切削刀具202在偏转反射面的纵向方向上移动,从而将偏转反射面研磨成镜面。
如图3和图4所示,该加工过程中多角镜103、104的偏转反射面的各角部会干扰镜面加工机器的切削刀具202,因而无法在所层叠的多角镜103、104两者间界面附近进行机械加工,因而,所形成的多角镜103、104的各有效偏转区域103b、104b离开多角镜103、104的偏转反射面的中心。具体来说,当对在旋转轴线方向上处于上部位置的多角镜103加工时,为了避免在旋转轴线方向上处于下部位置的多角镜104其各角部的干扰,镜面加工机器的切削刀具202对多角镜103的每个偏转反射面的上部区域进行研磨,从而多角镜103的偏转反射面的上边缘附近形成有多角镜103的有效偏转区域103b。而当对在旋转轴线方向上处于下部位置的多角镜104加工时,为了避免处于上部位置的多角镜103其各角部的干扰,镜面加工机器的切削刀具202对多角镜104的每个偏转反射面的下部区域进行研磨,从而多角镜104的偏转反射面的下边缘附近形成有多角镜104的有效偏转区域104b。
镜面加工完成后,如图2所示,各多角镜103、104的各偏转反射面留有镜面加工的轨迹,上述轨迹在各多角镜103、104的各偏转反射面上形成弧形边界103c、104c。
上述镜面加工过程中,通过多角镜固定夹具设备203将多角镜103、104固定于镜面加工机器上。多角镜固定夹具设备203具有一角度定位机构(未图示)。将与轴承轴102结合的多角镜103、104固定,然后逐个对偏转反射表面加工。具体来说,某个偏转反射面加工完成以后,多角镜固定夹具组件203的角度定位机构将多角镜103、104的结合体旋转某一角度,接着开始加工下一个偏转反射面。举例来说,每个多角镜103、104都具有4个偏转反射面时,每次可以使多角镜103、104的结合体旋转45度以交替研磨处于上部位置的某一偏转反射面(即多角镜103的偏转反射面)以及处于下部位置的某一偏转反射面(即多角镜104的偏转反射面)。或者,每次可以使多角镜103、104的结合体旋转90度以便先连续研磨处于上部位置的4个偏转反射表面(即多角镜103的4个偏转反射面),再连续研磨处于下部位置的4个偏转反射表面(即多角镜104的4个偏转反射面)。举例来说,多角镜固定夹具设备203的角度定位机构其角度定位精度高达1/60°(1′)。由于有这样高的角度定位精度,多角镜103和104的偏转反射面可以进行高精度的加工和取向。
如上所述,本实施例的光偏转器中,每个多角镜103、104具有4个偏转反射面,多角镜103和104在旋转构件101的旋转轴线方向上层叠,该多角镜103和104在旋转构件101的旋转轴线方向上相对旋转了45度,也就是说,在水平平面上,多角镜103的偏转反射面和多角镜104的偏转反射面在水平平面上形成45度角度,依靠热压配合使多角镜103和104相对于轴承轴102的外部表面固定,从而将多角镜103和104结合在一起。
因此,所层叠的多角镜103和104在垂直方向上精确配置,使得两者在旋转构件101的旋转方向上相对旋转一预定角度。由于这种配置,即便是有热应力作用,或者在启动或中止时所需的加速动作或减速动作期间,多角镜103和104也不可能偏离其原来的位置,也不可能造成旋转构件101不平衡以及产生较大的旋转振动。
另外,由于不需要将多角镜103的偏转反射面的有效偏转区域103b和多角镜104的偏转反射面的有效偏转区域104b定位于多角镜103和104的各偏转反射面在旋转构件101的旋转轴线方向上的中心,所以多角镜103和104的各偏转反射面的角部不会干扰镜面加工机器的切削刀具202,因而能够使多角镜103和104结合在一起加工各偏转反射面。
另外,由于用镜面加工机器加工各偏转反射面以前每一多角镜103和104其形状简单,因而可以将偏转反射面加工为具有几乎是多角镜103或104的相同形状,从而形成各偏转反射面。这称为“空位留白加工”。按此方法,可以通过该“空位留白加工”很方便地以低成本制作多角镜103和104。
本实施例中说明的是多角镜103或104具有4个偏转反射面的情形,但本实施例不限于此。举例来说,可以将具有6个偏转反射面的两个多角镜在旋转构件101的旋转轴线方向(垂直方向)上层叠在一起,并使所层叠的两个多角镜在旋转构件101的旋转方向(水平平面)上相对旋转30度,并且依靠热压配合相对于轴承轴的外部表面固定来使两个多角镜结合。
(第二实施例)
图5是本发明第二实施例包括旋转构件在内的光偏转器的剖视图。
图6是本发明第二实施例光偏转器的立体图。
本实施例中,对先前实施例中所说明的相同部件给予相同参照标号,重复的说明从略。
如图5所示,第二实施例光偏转器的旋转构件101包括一由单个部件所形成的多角镜单元120。第二实施例的旋转构件仅在多角镜单元120方面与先前实施例的旋转构件有所不同,第二实施例旋转构件的其他配置与先前实施例的旋转构件相同。
多角镜单元120包括两个多角镜,每个多角镜具有4个偏转反射面,这两个多角镜在旋转构件101的旋转轴线方向上层叠。另外,两个多角镜在旋转构件101的旋转方向上相对旋转45度,以便上部多角镜的偏转反射面相对于下部多角镜的偏转反射面偏移45度,即上部多角镜的偏转反射面相对于下部多角镜的偏转反射面倾斜45度。换句话说,在图5和图6中与旋转构件101的旋转轴线相正交的水平平面上,上部多角镜的其中一个偏转反射面和下部多角镜其相对应的一个偏转反射面形成45度角度。
多角镜单元120依靠热压配合相对于轴承轴102固定,由此将多角镜单元120和轴承轴102结合在一起。
多角镜单元120的偏转反射面的有效偏转区域120b和120c在旋转构件101的旋转轴线方向(图5和图6中的垂直方向)上形成为离开多角镜单元120的各偏转反射面的中心。具体来说,上部多角镜中有效偏转区域120b形成于上部多角镜的偏转反射面的上边缘附近,而下部多角镜中有效偏转区域120c形成于下部多角镜的偏转反射面的下边缘附近。
按与先前实施例相同的方法将多角镜单元120的偏转反射面加工成为镜面。如图6所示,镜面加工完成以后,多角镜单元120中各多角镜的偏转反射面留有镜面加工的轨迹。上述轨迹在多角镜单元120的各偏转反射面上形成弧形边界120d。
按照本实施例,上部多角镜和下部多角镜结合成为一单个部件。由于该原因,部件数目减少,在热压配合期间不需要使用固定夹具来设定上部多角镜和下部多角镜两者间的相对旋转角度,因而容易组装此旋转构件。
由于上部多角镜和下部多角镜结合成为一单个部件,多角镜单元其形状有些复杂。但可以通过铸造工艺形成多角镜单元120,来以相对于研磨原材料的方法比较低的成本形成具有复杂形状的多角镜单元120,从而切削形成一多表面对象。
(第三实施例)
图7是本发明第三实施例包括旋转构件在内的光偏转器的剖视图。
图8是本发明第三实施例光偏转器的立体图。
本实施例中,对先前实施例中所说明的相同部件给予相同参照标号,重复的说明从略。
如图7和图8所示,本实施例中光偏转器的旋转构件101包括一多角镜单元130。本实施例的旋转构件仅在多角镜单元130方面与先前实施例的旋转构件有所不同,本实施例旋转构件的其他配置与先前实施例的旋转构件相同。
本实施例中的多角镜单元130中,切除了下部多角镜的偏转反射面的角部和上部多角镜的偏转反射面的角部,这些角部处于下部多角镜和上部多角镜的界面上。
将偏转反射面加工成镜面时,所切除的角部是那些干扰镜面加工机器切削刀具的角部。本实施例中,由于切除了干扰镜面加工机器切削刀具的角部,因而镜面加工机器切削刀具移动靠近所层叠的上部多角镜和下部多角镜两者间界面用于加工因而,与先前的实施例相比,该多角镜单元130的有效偏转区域130b、130c能够更宽。所以,不需要将下部多角镜的各偏转反射面和上部多角镜的偏转反射面在旋转轴线方向上彼此分开,但是可以使下部多角镜和上部多角镜彼此更近。因而,可减小多角镜单元130在旋转轴线方向上的尺寸。另外,切除各偏转反射面的角部时所形成的表面是平面,可通过空位留白加工很容易以低成本制作多角镜单元130。
图9是说明本发明第三实施例将多角镜单元130的各偏转反射面加工成为镜面的方法所用的立体图。
图10是说明本发明第三实施例将多角镜单元130的各偏转反射面加工成为镜面的方法的剖视图。
按先前实施例中相同的方法将多角镜单元130的各偏转反射面加工成为镜面。如图7和图9所示,镜面加工完成以后,多角镜单元130中各多角镜的偏转反射面留有镜面加工的轨迹。上述轨迹在多角镜单元130的各偏转反射面上形成弧形边界130d。此外,与先前实施例的情形相比,弧形边界130d的位置更为靠近所层叠的上部多角镜和下部多角镜两者间的界面。
与第二实施例同样,可以通过铸造工艺形成多角镜单元130,来相对于研磨原材料的方法降低成本,从而切削形成一多表面对象。
(第四实施例)
下面说明如第一至第三实施例中所说明的具有光偏转器的光扫描装置的配置和动作。
图11是说明本发明第四实施例光扫描装置配置的示意性立体图。
如图11所示,有两个分别发出光束的半导体激光器1a和1b,这两个半导体激光器构成光源。半导体激光器1a和1b保持于基座2中,彼此分开一定距离。
半导体激光器1a和1b出射的两束光束分别由耦合透镜3和3a变换成具有适当光束配置的光束(平行光束、弱发散光束、或弱会聚光束)以便配合后续光学系统。本实施例中假定耦合透镜3和3a将入射光束变换成平行光束。
耦合透镜3a和3b出射的具有所需光束配置的光束通过一限定入射光束宽度的光阑12。具有形状的光束入射到半透射反射镜棱镜4上,每一光束由半透射反射镜棱镜4分成分扫描方向上的两路。
图12是说明本发明第四实施例半透射反射镜棱镜4的功能的示意立体图。
如图12所示,半透射反射镜棱镜4将入射光束分成分扫描方向上的两路。具体来说,半导体激光器1a出射的光束L1分成分扫描方向上的两路产生光束L11和L12。同样,虽未图示,半导体激光器1b出射的光束L2同样分成分扫描方向上的两路产生光束L21和L22。
图12中,垂直方向是一分扫描方向;半透射反射镜棱镜4具有在分扫描方向上平行配置的半透明反光镜4a和反射面4b。当光束L1入射到半透射反射镜棱镜4中时,光束L1传播到半透明反光镜4a,其中一部分L1光束直接往前透射通过该半透明反光镜4a而成为光束L11,而其余部分的L1光束则在半透明反光镜4a上反射并投射至反射表面4b,在反射表面4b上完全反射而成为光束L12。
本例中由于半透明反光镜4a和反射表面4b平行配置,因而半透射反射镜棱镜4出射的光束L11和L12彼此平行。
按此方式,半导体激光器1a出射的光束L1分成分扫描方向上的光束L11和L12。同样,半导体激光器1b出射的光束L2也分成分扫描方向上的光束L21和L22。
也就是说,一个光源(光源数m=1)发出两束光束,接着半透射反射镜4将两束光束中的每一束再分成分扫描方向上的两路(分路数q=2),得到4路光束。
回到图11中,半透射反射镜棱镜4出射的4路光束入射到柱面透镜5a和5b中,该柱面透镜5a和5b使分扫描方向上的各光束会聚,在多角镜偏转器7的各偏转反射面附近形成主扫描方向上的各长线形图像。
半导体激光器1a,1b出射并由半透射反射镜棱镜4分束的各路光束当中,图12中表示为“光束L11”的、直接往前通过半透射反射镜棱镜4的半透明反光镜4a的光束入射到柱面透镜5a中,而图12中表示为“光束L12”的、在半透明反光镜4a上反射并在反射面4b上进一步反射的光束则进入柱面透镜5b中。
如图11所示,将隔音玻璃6设置于多角镜偏转器7的隔音室的窗口位置。半导体激光器1a和1b出射的四路光束通过隔音玻璃6进入多角镜偏转器7,接着各入射光束由多角镜偏转器7偏转,再通过隔音玻璃6出射至扫描成像光学系统侧。
如图11所示,多角镜偏转器7包括在多角镜偏转器7的旋转轴线方向上层叠结合在一起的上部多角镜7a和下部多角镜7b。多角镜偏转器7由驱动电动机驱动按其旋转轴线方向旋转。
本实施例中,上部多角镜7a和下部多角镜7b具有相同的形状,每个上部多角镜7a和下部多角镜7b具有4个偏转反射面。另外,上部多角镜7a的偏转反射面相对于下部多角镜7b的偏转反射面在旋转方向上偏移45度,即上部多角镜7a的偏转反射面相对于下部多角镜7b的偏转反射面在旋转方向上倾斜45度。换句话说,上部多角镜7a和下部多角镜7b在与旋转轴线正交的旋转平面上相对旋转45度。
如图11所示,这里设置有第一透镜8a和8b、光路改变方向反射镜9a和9b、第二透镜10a和10b、以及光电导体11a和11b。
第一透镜8a、光路改变方向反射镜9a、以及第二透镜10a构成第一扫描成像光学系统。第一扫描成像光学系统将半导体激光器1a和1b所发出的、透射通过半透射反射镜棱镜4的半透明反光镜4a、再由多角镜偏转器7的上部多角镜7a偏转的两路光束投射至光电导体11a上,在其上进行上述光束的光扫描,从而在分扫描方向上分开的两路光束其两个光斑便形成于光电导体11a上。
同样,第一透镜8b、光路改变方向反射镜9b、以及第二透镜10b构成第二扫描成像光学系统。第二扫描成像光学系统将半导体激光器1a和1b所发出的、透射通过半透射反射镜棱镜4的半透明反光镜4a、再由多角镜偏转器7的下部多角镜7b偏转的两路光束投射至光电导体11b上,在其上进行上述光束的光扫描,从而在分扫描方向上分开的两路光束其两个光斑便形成于光电导体11b上。
上面说明的光学元件配置为,在多角镜偏转器7的旋转轴线方向上观察时,半导体激光器1a和1b出射的光束其主光线在偏转反射面附近相交。因此,入射至偏转反射面的成对的两路光束形成一张开角,其定义的角度从偏转反射面侧至光源侧方向观察时,按两路光束投射于与旋转轴线相正交的平面上的角度呈对顶角度关系。
由于该张开角,分别形成于光电导体11a和11b上的光斑在主扫描方向上分开,由于此原因,能够独立检测分别扫描光电导体11a和11b的4路光束中的每一光束,并就每一光束得到表示开始光扫描的同步信号。
这样,多角镜偏转器7的上部多角镜7a偏转的两路光束对光电导体11a进行扫描(即多光束扫描),而多角镜偏转器7的下部多角镜7b偏转的两路光束则对光电导体11b进行扫描(亦为多光束扫描)。
由于上部多角镜7a的偏转反射面相对于下部多角镜7b的偏转反射面在与多角镜偏转器7的旋转轴线方向相正交的旋转方向上偏移45度,即上部多角镜7a的偏转反射面相对于下部多角镜7b的偏转反射面在与多角镜偏转器7的旋转轴线方向相正交的旋转方向上倾斜45度,当上部多角镜7a使入射光束偏转对光电导体11a进行扫描时,入射到下部多角镜7b上的光束不至于投射到光电导体11b上,而当下部多角镜7b使入射光束偏转对光电导体11b进行扫描时,入射到上部多角镜7a上的光束不至于投射到光电导体11a上。
换句话说,上部多角镜7a的光扫描和下部多角镜7b的光扫描是在时间上交替进行的。
图13A和图13B是说明多角镜偏转器7功能的示意图。
图13A和图13B中,入射至多角镜偏转器7的光束表示为“入射光束”(这里实际上有4路入射光束),而由多角镜偏转器7偏转的光束表示为“偏转光束a和偏转光束b”。
图13A中入射光束入射至多角镜探测器7,接着由上部多角镜7a反射,从而产生经过偏转的光束a。经过偏转的光束a投射至扫描位置即光电导体11a。此过程中,下部多角镜7b产生的经过偏转的光束b未出射至扫描位置即光电导体11b。
图13B中,将下部多角镜7b产生的经过偏转的光束b投射至扫描位置即光电导体11b,而由上部多角镜7a产生的经过偏转的光束a则未出射至扫描位置即光电导体11a。
上部多角镜7a和下部多角镜7b其中一个产生的经过偏转的光束对光电导体11a和11b其中相对应的一个进行扫描,以便另一个多角镜产生的经过偏转的光束不至于变成“杂散光”,如图13A和图13B所示,可以设置遮光体SD来遮挡经过偏转的光束,从而经过偏转的光束不至于投射到扫描位置。可以通过使上面提及的隔音室其内壁不反射来很容易实施该遮光体SD。
如上所述,上部多角镜7a和下部多角镜7b的多光束扫描是交替进行的,举例来说,对光电导体11a进行多光束扫描期间,光源其光强调制为与黑色图像信号相对应,而对光电导体11b进行多光束扫描期间,光源其光强调制为与绛红色图像信号相对应,由此光电导体11a上写入黑色潜像,光电导体11b上写入绛红色潜像。
图14是写入黑色图像和绛红色图像时光源光强调制的说明图。
具体来说,图14示出相同的半导体激光器1a和1b用于写入黑色图像和绛红色图像时和对整个有效扫描区域进行光照时的时序图。
图14中,实线波形表示写入黑色图像用的波形,而虚线波形则表示写入绛红色图像用的波形。如上所述,有一同步感光单元(例如未图示的光电二极管)设置于整个有效扫描区域的外侧,来检测到达光扫描起始位置的光束,并根据检测结果确定写入黑色图像的定时和写入绛红色图像的定时。
按照本实施例的光扫描装置,由于光源方面的部件数以及材料量减少,而且使环境负荷降低,此外可以有效防止光源出问题。
(第五实施例)
图15是说明本发明第五实施例光扫描装置配置的示意图。
图15中在分扫描方向即多角镜偏转器7的旋转轴线方向上观察光扫描装置的光学系统。为了便于说明,图15中省略了光路方向改变镜面,该光路按直线表示。
本实施例的光扫描装置中,举例来说,具有两个光源(光源数m=2)以及4个扫描位置,光扫描光路形成为将两个光源出射的各光束导向至4个扫描位置,依次选定至4个扫描位置(扫描位置数n=4)的光扫描光路,并根据与所选定的光路相关联的其中一个扫描位置相对应的图像信号,调制两个光源出射的光束的光强,从而以来自两个光源的各光束扫描4个扫描位置。
作为替代,两个光源(光源数m=2)中的每个光源只出射一束光束(光束数p=1)。两个光源出射的两束光束其中的每一光束分成分扫描方向的两路(分路数q=2)。因此,4个扫描位置其中每一个位置由一路光束扫描。
另外,有4个光电导体11Y、11M、11C以及11K设置于4个扫描位置。用绛红色、黄色、青绿色以及黑色色粉将4个光电导体11Y、11M、11C和11K上形成的各静电潜像独立转化为各可视图像来形成彩色图像。
如图15所示,本实施例的光扫描装置中设置有半导体激光器1YM、1CK,并且每个半导体激光器1YM、1CK出射一束光束。举例来说,交替根据与黄色图像相对应的图像信号和与绛红色图像相对应的图像信号对半导体激光器1YM进行光强调制;而交替根据与青绿色图像相对应的图像信号和与黑色图像相对应的图像信号对半导体激光器1CK进行光强调制。
通过耦合透镜3YM将半导体激光器1YM出射的光束转换成平行光束,来自耦合透镜3YM的光束通过光阑12YM而具有形状。具有形状的光束入射到半透射反射镜棱镜4YM中,由该半透射反射镜棱镜4YM分成分扫描方向上的两路光束。这里的半透射反射镜棱镜4YM与参照图12所说明的半透射反射镜棱镜4相同,所分的其中一路光束用来写入黄色图像,而所分的另一路光束则用来写入绛红色图像。
分成分扫描方向上的两路光束入射到配置为在分扫描方向上重叠的各柱面透镜5Y和5M中,柱面透镜5Y和5M使分扫描方向上的两路光束会聚,将各光束投射至多角镜偏转器7。这里的多角镜反射器7具有与参照图11、图13A以及图13B所说明的结构相同的结构。具体来说,多角镜偏转器7包括上部多角镜和下部多角镜,这两个多角镜在多角镜偏转器7的旋转轴线方向上层叠结合在一起。该多角镜偏转器7由一驱动电动机驱动来相对于其旋转轴线旋转。上部多角镜和下部多角镜具有相同形状。每个上部多角镜和下部多角镜具有4个偏转反射面。另外,上部多角镜的各偏转反射面相对于下部多角镜的各偏转反射面在旋转方向上偏移某一角度,即上部多角镜的各偏转反射面相对于下部多角镜的各偏转反射面在旋转方向上倾斜某一角度,换句话说,上部多角镜和下部多角镜在与旋转轴线相正交的旋转平面上相对旋转某一角度。柱面透镜5Y和5M使分扫描方向上的入射光束会聚。靠近下部多角镜和上部多角镜的各偏转反射面形成主扫描方向上的长线形图像。
多角镜偏转器7偏转的光束透射通过第一透镜8Y和8M以及第二透镜10Y和10M。第一透镜8Y和8M以及第二透镜10Y和10M将入射光投射至扫描位置11Y和11M以形成各光斑,从而对扫描位置11Y和11M进行扫描。
通过耦合透镜3CK将半导体激光器1CK出射的光束转换成平行光束,来自耦合透镜3CK的光束通过光阑12CK而具有形状。具有形状的光束入射到半透射反射镜棱镜4CK中,由该半透射反射镜棱镜4CK分成分扫描方向上的两路光束。这里的半透射反射镜棱镜4CK与半透射反射镜棱镜4YM相同,所分的其中一路光束用来写入青绿色图像,而所分的另一路光束则用来写入黑色图像。
分成分扫描方向上的两路光束入射到配置为在分扫描方向上重叠的各柱面透镜5C和5K中,柱面透镜5C和5K使分扫描方向上的两路光束会聚,将各光束投射至多角镜偏转器7。
多角镜偏转器7偏转的光束透射通过第一透镜8C和8K以及第二透镜10C和10K。第一透镜8C和8K以及第二透镜10C和10K将入射光投射至扫描位置11C和11K以形成各光斑,从而对扫描位置11C和11K进行扫描。
图16是说明如图15所示包括光偏转器在内的图像形成装置其动作的示意图。
图16中,光偏转器用参照标号20表示,具有与参照图15所说明的情形相同的结构。
如图16所示,通过光路方向改变镜面mM1、mM2以及mM3改变方向的光路对多角镜偏转器7的上部多角镜偏转的其中一路光束进行导向以投射至构成扫描位置物理基础的光电导体11M。通过光路方向改变镜面mC1、mC2以及mC3改变方向的光路对多角镜偏转器7的上部多角镜偏转的其中另一路光束进行导向以投射至构成扫描位置物理基础的光电导体11C。
另一方面,通过光路方向改变镜面mY改变方向的光路对多角镜偏转器7的下部多角镜偏转的其中一路光束进行导向以投射至构成扫描位置物理基础的光电导体11Y。通过光路方向改变镜面mK改变方向的光路对多角镜偏转器7的下部多角镜偏转的其中另一路光束进行导向以投射至构成扫描位置物理基础的光电导体11K。
因此,两个半导体激光器(光源数m=2)1YM、1CK每个光源只出射一束光束(光束数p=1),该光束由半透射反射镜棱镜4YM、4CK分成分扫描方向上的两路光束,从而产生4路光束,上述4路光束扫描光电导体11Y、11M、11C和11K。通过随着多角镜偏转器7的旋转将半导体激光器1YM出射的光束分路所产生的两路光束交替扫描光电导体11Y和11M,通过随着多角镜偏转器7的旋转将半导体激光器1CK出射的光束分路所产生的两路光束交替扫描光电导体11C和11K。
全部光电导体11Y、11M、11C和11K以固定的速度按顺时针方向旋转,并用起到充电单元作用的充电辊TY、TM、TC和TK均匀充电。光电导体11Y、11M、11C以及11K分别由相应的光束扫描,由此形成与黄色、绛红色、青绿色以及黑色图像相对应的静电潜像(负像)。
通过反转显影由显影单元GY、GM、GC以及GK使静电潜像显影,从而在光电导体11Y、11M、11C和11K上分别形成黄色、绛红色、青绿色以及黑色色粉像。
上述色粉像转印至转印纸(未图示)上。具体来说,转印纸通过传送带17传送,转印单元15Y、转印单元15M、转印单元15C以及转印单元15K分别将来自光电导体11Y、11M、11C、11K的黄色色粉像、绛红色色粉像、青绿色色粉像和黑色色粉像依次转印至转印纸上。
按这种方式,黄色色粉像、绛红色色粉像、青绿色色粉像和黑色色粉像经过叠加组合产生一彩色图像。该彩色图像经过熔融单元19熔融于转印纸上以形成彩色图像。
如上所述,本实施例中,通过光扫描多个光电导体将各静电潜像分别形成于多个光电导体即光电导体11Y、11M、11C和11K上。上述静电潜像转化为光电导体11Y、11M、11C和11K上的可视色粉像,上述色粉像转印于相同记录纸上通过组合形成彩色图像。这就是所谓的级联式图像形成装置。这种图像形成装置中具有4个光电导体11Y、11M、11C、11K,图像形成装置中的光扫描装置具有两个半导体激光器1YM、1CK。激光器1YM、1CK中每一个出射的光束扫描4个光电导体11Y、11M、11C、11K其中的两个。4个光电导体11Y、11M、11C和11K上形成的静电潜像分别转化为各可视色粉图像以形成彩色图像。因而,部件数和材料量均有所减少,从而降低了环境负荷,此外可以有效防止光源出问题。
虽然通过参照便于图示说明的具体实施例对本发明进行了说明,但应该清楚,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员可以在不背离基本构思和发明保护范围的情况下对上述实施例进行种种修改。
举例来说,上述图像形成装置中采用“单光束法”来扫描每个光电导体,但当然可对光源按图11所示配置来执行“多光束扫描”对光电导体进行扫描。