專利名稱：光掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于激光打印機(jī)、激光傳真機(jī)或數(shù)字復(fù)印機(jī)等中的光掃描裝置。
背景技術(shù)：
用于激光打印機(jī)等中的多數(shù)光掃描裝置包括作為光源的半導(dǎo)體激光器；第1成像光學(xué)系統(tǒng)，將來自光源的光束線狀成像在光偏轉(zhuǎn)器上，以便對光偏轉(zhuǎn)器的表面塌陷進(jìn)行校正；作為光偏轉(zhuǎn)器的多角鏡；以及第2成像光學(xué)系統(tǒng)，在被掃描面上按等速度來成像均勻的束點(diǎn)。
現(xiàn)有的光掃描裝置的第2成像光學(xué)系統(tǒng)由稱為fθ透鏡的多片大型的玻璃透鏡構(gòu)成，但存在難以小型化并且價(jià)格昂貴的問題。因此，近年來，為了實(shí)現(xiàn)小型化、低成本化，在日本特開平11-30710號公報(bào)中披露了在第2成像光學(xué)系統(tǒng)中使用一片曲面鏡的光掃描裝置。
提出的上述光掃描裝置將來自曲面鏡的光束模式地直接導(dǎo)向像面，減小光束被曲面鏡反射的反射角，實(shí)際上，在將光束導(dǎo)向感光鼓時(shí)，需要在曲面鏡和感光鼓之間配置折回鏡。此外，日本特開平11-30710號公報(bào)記載的曲面鏡的副掃描方向剖面形狀為非圓弧的4次多項(xiàng)式形狀，所以難以加工、測量。
在日本特開平11-153764號公報(bào)中披露了僅用一片曲面鏡來構(gòu)成第2成像光學(xué)系統(tǒng)而不需要折回鏡的光掃描裝置。但是，對于將光束直接導(dǎo)向被掃描面的最佳條件不明確。此外，為了將光束直接導(dǎo)向被掃描面，需要與曲面鏡形成大的角度來傾斜地入射光束，但對于此時(shí)在鏡面上產(chǎn)生的大的光線像差的對策不充分。
發(fā)明概述鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供不需要折回鏡，而將來自一片曲面鏡的光束直接導(dǎo)向感光鼓，并且使曲面鏡成為比較容易加工、測量的形狀，具有良好的光學(xué)性能的光掃描裝置。
本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的光掃描裝置包括光源部，發(fā)射光束；光偏轉(zhuǎn)器，對來自光源部的光束進(jìn)行掃描；第1成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在光源部和光偏轉(zhuǎn)器之間，在光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線像；第2成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間，由一片曲面鏡構(gòu)成。而且，來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到包括光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，來自光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜入射到包括曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描線方向的面(以下稱為YZ面)。此外，其特征在于，在從光偏轉(zhuǎn)器向曲面鏡的光束的中心軸和YZ面形成的角為θM的情況下，滿足10＜θM＜35。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由一片鏡來構(gòu)成第2成像光學(xué)系統(tǒng)，按滿足10＜θM的大反射角來反射光束，所以使配置自由度增加，不需要折回鏡，可以將光束直接導(dǎo)向被掃描面。此外，上述條件式的上限表示可校正光線像差的范圍。
在上述結(jié)構(gòu)中，由于對曲面鏡以10＜θM這樣的大角度傾斜入射光束，所以用鏡面來產(chǎn)生大的光線像差。為了校正該像差，在本發(fā)明的光掃描裝置中，來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射分配到包括光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，將光線像差限定在可校正的傾斜范圍內(nèi)。
為了在上述結(jié)構(gòu)中獲得良好的束點(diǎn)，在副掃描方向剖面中，在偏轉(zhuǎn)面反射的反射光束將與來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的入射光束形成的角度方向?yàn)檎较虻那闆r下，最好曲面鏡反射的光束與來自偏轉(zhuǎn)面的入射光束形成的角度為負(fù)方向。由此，由于反射光束和入射光束分別處于正方向和負(fù)方向，所以對傾斜入射引起產(chǎn)生的光線像差進(jìn)行校正，可以得到良好的束點(diǎn)。
而且，為了得到良好的束點(diǎn)，在上述結(jié)構(gòu)中，在偏轉(zhuǎn)面的法線與來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束形成的角度為θP，從偏轉(zhuǎn)面至曲面鏡的頂點(diǎn)的距離為L，從曲面鏡至被掃描面的距離為D的情況下，滿足下述條件式(1)1.6＜θM/θP＋0.98L＜2.2 …(1)這樣，如果第1成像光學(xué)系統(tǒng)、光偏轉(zhuǎn)器和第2成像光學(xué)系統(tǒng)的位置關(guān)系滿足上述條件式，則可以對光束的傾斜入射引起產(chǎn)生的光線像差進(jìn)行最佳地校正。如果超過條件式的范圍，則在傾斜方向上產(chǎn)生像差。
此外，為了達(dá)到更高的清晰度，期望滿足下述條件式(2)、(3)。
1.86＜θM/θP＋0.98L/(L＋D)＜1.94 …(2)
如果滿足條件式(2)，則可以對光束的傾斜入射引起產(chǎn)生的光線像差進(jìn)行最佳地校正。
0.48＜L/(L＋D)＜0.75 …(3)如果滿足條件式(3)，則以10＜θM的反射角也可以校正光線像差。在未滿足下限的情況下，產(chǎn)生光線像差，而在未滿足上限的情況下，由于副掃描方向的束徑在掃描中心和周邊變化大，所以難以實(shí)現(xiàn)高清晰度。
此外，在上述基本結(jié)構(gòu)的光掃描裝置中，曲面鏡的副掃描方向剖面形狀為圓弧。由此，可以使曲面鏡形成比較容易地加工、測量的形狀。
曲面鏡的形狀有可校正像面彎曲、fθ誤差、掃描線彎曲那樣的主副曲率半徑不同的形狀，而且在母線上的各點(diǎn)的法線為螺旋的自由曲面。
即，曲面鏡最好為對傾斜入射引起產(chǎn)生的掃描線彎曲進(jìn)行校正的形狀。此外，曲面鏡也可以與所述YZ面非對稱。而且，曲面鏡也可以是使YZ面和曲面相交的曲線(以下稱為母線)上的頂點(diǎn)以外的各點(diǎn)的法線不包括YZ面的螺旋形狀。通過這些結(jié)構(gòu)，可以使光學(xué)系統(tǒng)單純地構(gòu)成，可以對光束的傾斜入射引起產(chǎn)生的光線像差進(jìn)行校正，并且可以校正掃描線彎曲。
上述螺旋形狀的曲面鏡，最好母線上各點(diǎn)的法線與YZ面形成的角度距頂點(diǎn)越遠(yuǎn)就越大。上述螺旋形狀的曲面鏡，最好在曲面鏡反射的光束與來自偏轉(zhuǎn)面的入射光束形成的角度為正方向的情況下，母線上各點(diǎn)的法線與YZ面形成的角度的方向是正方向。
在上述基本結(jié)構(gòu)的光掃描裝置中，最好曲面鏡是頂點(diǎn)上的主掃描方向的曲率半徑和副掃描方向的曲率半徑不同的變形鏡。此外，曲面鏡有可以在主掃描方向、副掃描方向上都凹的鏡面。此外，曲面鏡可以有副掃描方向的折射能力在主掃描方向的中心部和周邊部不同的鏡面。此外，曲面鏡的副掃描方向剖面的曲率半徑可以不依賴于主掃描方向剖面形狀。
此外，在上述基本結(jié)構(gòu)的光掃描裝置中，第1成像光學(xué)系統(tǒng)使來自光源部的光束成為在主掃描方向上的聚束光束。
通過這些結(jié)構(gòu)，可以使主掃描方向、副掃描方向的各像面彎曲、fθ特性具有良好的性能。
此外，在上述基本結(jié)構(gòu)的光掃描裝置中，光源部可以具有可變波長光源和波長控制部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于束點(diǎn)的大小大致與波長成比例，所以如果以波長為控制尾，則可以任意地控制在感光鼓上成像的束點(diǎn)的大小，而且，由于第2成像光學(xué)系統(tǒng)僅由反射鏡構(gòu)成而完全不產(chǎn)生色像差，所以可以任意地改變清晰度而不惡化fθ特性等其它性能。
本發(fā)明的另一基本結(jié)構(gòu)的光掃描裝置包括光源部，發(fā)射光束；光偏轉(zhuǎn)器，對來自光源部的光束進(jìn)行掃描；第1成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在光源部和所述光偏轉(zhuǎn)器之間，在光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線像；第2成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間，由一片曲面鏡構(gòu)成。而且，來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到包括光偏轉(zhuǎn)器的所述偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，來自光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜入射到包括曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描線方向的面(以下稱為YZ面)。其特征在于，光源部至少由兩個(gè)光源組成，包括光合成部件，對光源部和光偏轉(zhuǎn)器之間配置的來自至少兩個(gè)光源的光束進(jìn)行合成，在向曲面鏡的光束的中心軸和YZ面所形成的角為θM的情況下，滿足10＜θM＜35。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以在一次掃描中進(jìn)行兩光束以上的掃描，所以與光源為1個(gè)的情況相比，可以將2倍的線像信息掃描在被掃描面上，并且由一片鏡構(gòu)成第2成像光學(xué)系統(tǒng)，按滿足10＜θM的大反射角來反射光束，所以配置自由度增加，可以不需要折回鏡而直接導(dǎo)向被掃描面。
作為光合成部件，例如可以使用分色鏡。分色鏡可以選擇波長來進(jìn)行反射、透過，所以可以高效率地合成光。此外，也可以使用半反射鏡。半反射鏡容易加工，所以可以用低成本來實(shí)現(xiàn)光合成。
此外，在上述結(jié)構(gòu)的光掃描裝置中，配有光分解部件，對光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間配置的光束進(jìn)行分解。通過在光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間配置對光束進(jìn)行分解的光分解部件，可以在一次掃描中同時(shí)將至少2條以上的線像形成在被掃描面上，獲得將圖像形成速度或圖像讀取速度至少達(dá)到2倍速的效果。
作為光分解部件，可以使用衍射柵或分色鏡。如果是衍射柵，則入射的光束因波長而按不同的衍射角被衍射，所以可以低成本高效率地分解光。此外，如果是分色鏡，則選擇波長來進(jìn)行反射、透過，所以可以高效率地分解光。
此外，在上述結(jié)構(gòu)的光掃描裝置中，由構(gòu)成所述光源部的至少兩個(gè)光源發(fā)射的光的波長可以是不同的。由于使用波長不同的光，第2成像光學(xué)系統(tǒng)僅由反射鏡來構(gòu)成，完全不發(fā)生通常發(fā)生的色像差，所以可以形成高清晰度的彩色圖像或讀取彩色圖像。
通過使用以上的任何一個(gè)結(jié)構(gòu)的光掃描裝置來構(gòu)成圖像讀取裝置或圖像形成裝置，都可以得到小型、低成本、高清晰度、并且高速的圖像讀取裝置、圖像形成裝置。
本發(fā)明的彩色圖像形成裝置包括傳送部件、復(fù)印部件、以及光掃描裝置。傳送部件，將包括顯像器和感光體的與多個(gè)顏色對應(yīng)的多個(gè)成像單元形成大致圓筒形狀，具有使各成像單元保持可排列在該圓筒的圓周方向上的結(jié)構(gòu)，通過使多個(gè)成像單元同時(shí)在圓筒的軸心周圍旋轉(zhuǎn)，來使各成像單元在成像位置和待機(jī)位置之間移動(dòng)。復(fù)印部件，具有可接觸位于成像位置的成像單元的感光體的復(fù)印體，隨著切換位于成像位置的成像單元，將各感光體上形成的各色的調(diào)色像依次復(fù)印到復(fù)印體上，使各色的調(diào)色像進(jìn)行重疊并將彩色調(diào)色像形成復(fù)印體上。光掃描裝置具有上述的某個(gè)結(jié)構(gòu)，對成像單元的感光體進(jìn)行曝光。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使曲面鏡的配置、光束的反射角最佳化，可以獲得小型、低成本的彩色圖像形成裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的彩色圖像形成裝置中，構(gòu)成光掃描裝置的第2成像光學(xué)系統(tǒng)的一片曲面鏡被配置在圓筒的軸心附近。
此外，在上述結(jié)構(gòu)的彩色圖像形成裝置中，光掃描裝置在來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到包括光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，來自光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜入射到包括曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描線方向的面(以下稱為YZ面)，向曲面鏡的光束的中心軸和YZ面形成的角為θM的情況下，滿足12.5＜θM＜17.5。
附圖的簡要說明

圖1表示本發(fā)明實(shí)施例1的光掃描裝置的示意方框圖；圖2表示以平行于副掃描方向的面來剖切實(shí)施例1的光掃描裝置的剖面圖；圖3是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例1的情況下的特性圖，圖3A表示fθ誤差的圖，圖3B表示像面彎曲量的圖，圖3C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖4是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例2的情況下的特性圖，圖4A表示fθ誤差的圖，圖4B表示像面彎曲量的圖，圖4C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖5是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例3的情況下的特性圖，圖5A表示fθ誤差的圖，圖5B表示像面彎曲量的圖，圖5C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖6是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例4的情況下的特性圖，圖6A表示fθ誤差的圖，圖6B表示像面彎曲量的圖，圖6C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖7是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例5的情況下的特性圖，圖7A表示fθ誤差的圖，圖7B表示像面彎曲量的圖，圖7C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖8是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例6的情況下的特性圖，圖8A表示fθ誤差的圖，圖8B表示像面彎曲量的圖，圖8C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖9是實(shí)施例1的光掃描裝置的數(shù)值例7的情況下的特性圖，圖9A表示fθ誤差的圖，圖9B表示像面彎曲量的圖，圖9C表示殘存掃描線彎曲量的圖；圖10表示本發(fā)明實(shí)施例2的光掃描裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖11表示采用本發(fā)明的光掃描裝置的圖像讀取裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖12表示采用本發(fā)明的光掃描裝置的圖像形成裝置的示意剖面圖；圖13是采用本發(fā)明的光掃描裝置的彩色圖像形成裝置的示意剖面圖。
實(shí)施發(fā)明的最好形式以下，參照圖1至圖8來說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的光掃描裝置結(jié)構(gòu)的斜視圖。在圖1中，1是半導(dǎo)體激光器，2是軸對稱透鏡，3是僅在副掃描方向上具有折射力柱面透鏡，4是回折鏡，5是多角鏡，7是曲面鏡，8是作為掃描面的感光鼓。6表示多角鏡5的旋轉(zhuǎn)中心軸。
圖2是以平行于包括圖1的光掃描裝置的掃描中心軸的副掃描方向的面進(jìn)行剖切的剖面圖。在副掃描方向上進(jìn)行傾斜配置，使得來自折回鏡4的光束傾斜入射到多角鏡5的偏轉(zhuǎn)面，來自多角鏡5的光束傾斜入射到曲面鏡7。
圖中，r是多角鏡5的內(nèi)接半徑，L是偏轉(zhuǎn)反射點(diǎn)和曲面鏡7的間隔，D是曲面鏡7和感光鼓8的間隔，θP是從折回鏡4的光軸和偏轉(zhuǎn)反射面的法線形成的角，θM是從偏轉(zhuǎn)反射面的光軸和曲面鏡7的頂點(diǎn)的法線形成的角。
此外，后述的各實(shí)施例的曲面鏡的表面形狀用式(4)來表示，其中，以表面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)，副掃描方向坐標(biāo)、主掃描方向坐標(biāo)分別為x(mm)、y(mm)位置的距頂點(diǎn)的下垂量為z(mm)，z以入射光束的方向?yàn)檎?。Z=f(y)+x2g(y)-2x·sin{θ(y)}cos{θ(y)}+cos2{θ(y)}-[xg(y)]2+2x·sin{θ(y)}g(y)----...(4)]]>但是f(y)=[y2RDy]1+1-(1+k)[yRDy]2+ADy4+AEy6+AFy8+AGy10----...(5)]]>g(y)＝RDx(1＋BCy2＋BDy4＋BEy6＋BFy8＋BGy10)…(6)θ(y)＝ECy2＋EDy4＋EEy6…(7)這里，f(y)是表示母線上的形狀為非圓弧的公式，g(y)表示y位置的副掃描方向(x方向)的曲率半徑，θ(y)是表示y位置的螺旋量的公式。而且，RDy(mm)是頂點(diǎn)的主掃描方向曲率半徑，RDx(mm)是副掃描方向曲率半徑，K表示母線形狀的圓錐常數(shù)，AD、AE、AF、AG表示母線形狀的高次常數(shù)，BC、BD、BF、BG是決定y位置的副掃描方向曲率半徑的常數(shù)，而EC、ED、EE是決定y位置的螺旋量的常數(shù)。
以下示出具體的數(shù)值。再有，最大像高為Ymax，與其對應(yīng)的多角旋轉(zhuǎn)角為αmax。
(表1)(數(shù)值例1)


(表2)(數(shù)值例2)


(表3)(數(shù)值例3)


(表4)(數(shù)值例4)


(表5)(數(shù)值例5)


(表6)(數(shù)值例6)


(表7)(數(shù)值例7)


以下，參照圖1、圖2來說明如上構(gòu)成的光掃描裝置的操作。
來自半導(dǎo)體激光器1的光束通過軸對稱透鏡2變?yōu)榫凼?。然后，通過柱面透鏡3僅在副掃描方向上被聚束，由折回鏡4進(jìn)行折回，在多角鏡5的反射面上成像為線像。通過多角鏡5以旋轉(zhuǎn)中心軸6為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，光束被掃描，由曲面鏡7進(jìn)行反射，在掃描面8上進(jìn)行成像。曲面鏡7的形狀被這樣決定主掃描方向剖面非圓弧形狀，按照各像高來決定副掃描方向的曲率半徑，以便校正主、副像面彎曲、fθ誤差，而且，決定與各像高對應(yīng)位置的表面螺旋量，以便對掃描線彎曲進(jìn)行校正。
(表8)表示各數(shù)值例的掃描中心、最大像高的波面像差。
(表8)

數(shù)值例1至3是L＝120、θM＝15條件下改變設(shè)計(jì)θP的例子，數(shù)值例2是校正因傾斜入射產(chǎn)生的光線像差的最佳設(shè)計(jì)例子，數(shù)值例1是下述條件式(1)的上限附近的設(shè)計(jì)例子，而數(shù)值例3是下限附近的設(shè)計(jì)例子。
1.6＜θM/θP＋0.98L/(L＋D)＜2.2 …(1)數(shù)值例4至7是與各L、θM有關(guān)的決定最佳的θP的設(shè)計(jì)例子，滿足下述的條件式(2)。
1.86＜θM/θP＋0.98L/(L＋D)＜1.94…(2)此外，(表9)表示各數(shù)值例的掃描中心和最大像高的副掃描方向的束徑(1/e2強(qiáng)度)的比。
(表9)

各數(shù)值例滿足下述條件式(3)。
0.48＜L/(L＋D)＜0.75…(3)圖3～圖9是表示各個(gè)數(shù)值例1～數(shù)值例7情況下的特性的圖，在各圖中，A表示fθ誤差，B表示像面彎曲量，C表示殘存掃描線彎曲量。
這里，fθ誤差(ΔY)是掃描中心附近的多角的單位平均旋轉(zhuǎn)角的掃描速度(感光鼓面上光束被掃描的速度)為V(mm/deg)、多角旋轉(zhuǎn)角為α(deg)、像高為Y(mm)時(shí)按下述的式(8)表示的量。
ΔY＝Y(jié)-V×α…(8)此外，半導(dǎo)體激光器1為可變波長激光器，如果對其波長進(jìn)行控制，則可以任意地控制在感光鼓8上成像的束點(diǎn)的大小。
在本實(shí)施例中，使用式(4)來表示曲面鏡形狀，但也可以使用其它式來表示同樣的形狀。
(實(shí)施例2)圖10是具有與方案18對應(yīng)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例2的光掃描裝置的結(jié)構(gòu)圖。
在圖10中，9是發(fā)射波長λ1的光束的第1光源，10是發(fā)射波長λ2的光束的第2光源，11是使來自第1光源9的光形成聚束光的第1軸對稱透鏡，12是使來自第2光源10的光形成聚束光的第2軸對稱透鏡。13是將來自第1光源9的光束作為線像成像在僅在副掃描方向上具有折射力的偏轉(zhuǎn)面上的第1柱面透鏡，14是將來自第2光源10的光束作為線像成像在僅在副掃描方向上具有折射力的偏轉(zhuǎn)面上的第2柱面透鏡。15是透過波長λ1的光束而反射波長λ2的光束的分色鏡，16是折回鏡，17是多角鏡，18是多角鏡17的旋轉(zhuǎn)中心軸。19是曲面鏡，具有實(shí)施例1的說明中所述的數(shù)值例1～數(shù)值例4的某一個(gè)所示的形狀和配置。20是分離波長λ1和波長λ2的光束的衍射柵，21是感光鼓。
下面說明如上那樣構(gòu)成的光掃描裝置的操作。分色鏡15合成的兩個(gè)不同的波長的光束由多角鏡17來掃描，通過曲面鏡19變?yōu)榫凼狻Ｈ肷涞窖苌鋿?0的光束通過衍射柵20被分離為兩個(gè)光束，成像在感光鼓21上。由此，可以用一次掃描來進(jìn)行兩行掃描。此時(shí)，在曲面鏡19中完全不發(fā)生色像差。因此，由衍射柵20分離的兩個(gè)光束都良好地成像在感光鼓21上。這里，作為合成部件，使用了分色鏡，但也可以使用半反射鏡，此外，作為分離部件，使用了衍射柵，但也可以使用分色鏡。
此外，在本實(shí)施例中，設(shè)有分解部件來進(jìn)行兩行掃描，但也可以進(jìn)行波長多路掃描而不設(shè)置分解部件。
(實(shí)施例3)圖11是具有與方案21對應(yīng)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例3的圖像讀取裝置的結(jié)構(gòu)圖。
在圖11中，從1到7與構(gòu)成圖1所示的光掃描裝置的要素相同。22是讀取面，23是透過來自光源1的光束，并且將來自讀取面22的返回光反射到檢測系統(tǒng)的半反射鏡，24是檢測器，25是將返回光導(dǎo)向檢測器24的檢測光學(xué)系統(tǒng)。
如以上那樣，通過使用本實(shí)施例的光掃描裝置，可以實(shí)現(xiàn)小型、低成本、高清晰度的圖像讀取裝置。
(實(shí)施例4)圖12是表示采用實(shí)施例1或?qū)嵤├?所述的光掃描裝置的圖像形成裝置的示意剖面圖。在圖12中，26是感光鼓，如果被光照射，則電荷變化的感光體覆蓋表面，27是在感光體的表面上附帶靜電離子的一次帶電器，28是使打字部附帶帶電調(diào)色劑的顯像器，29是將附帶的調(diào)色劑復(fù)印到用紙上的復(fù)印帶電器，30是除去殘留的調(diào)色劑的清潔器，31是將復(fù)印的調(diào)色劑定影在用紙上的定影裝置，32送紙盒，33是半導(dǎo)體激光器、軸對稱透鏡、柱面透鏡構(gòu)成的光源塊，34是多角鏡，35是實(shí)施例1所示的曲面鏡。
如以上那樣，通過使用上述實(shí)施例的光掃描裝置，可以實(shí)現(xiàn)小型、低成本的圖像形成裝置。
(實(shí)施例5)圖13是表示采用實(shí)施例1或?qū)嵤├?所述的光掃描裝置的彩色圖像形成裝置的示意剖面圖。
在圖13中，36Y、36M、36C、36B分別是與黃色、桃紅色、青綠色、黑色的各色對應(yīng)的成像單元。成像單元36Y由感光鼓37Y、一次帶電器38Y、顯像器39Y、以及清潔器40構(gòu)成，如果感光鼓被光照射，則電荷變化的感光體覆蓋表面，一次帶電器在感光體的表面上附著靜電離子，顯像器使帶電調(diào)色劑附著在打印部上，而清潔器除去殘留的調(diào)色劑。其它顏色的成像單元36M、36C、36B也為相同的結(jié)構(gòu)。
41是在各色感光鼓37Y、37M、37C、37B上形成的復(fù)印調(diào)色劑像的復(fù)印帶，42是將復(fù)印帶41上附著的調(diào)色劑復(fù)印到用紙上的復(fù)印帶電器，43是將復(fù)印的調(diào)色劑定影在用紙上的定影裝置，44是送紙盒。45是半導(dǎo)體激光器、軸對稱透鏡、柱面透鏡構(gòu)成的光源塊，46是多角鏡。47是曲面鏡，可以使用實(shí)施例1中所述的曲面鏡。
從圖13可知，與四色對應(yīng)的成像單元36Y外部以形成圓筒狀那樣來保持。在圓筒的軸心周圍使各成像單元36Y外部同時(shí)旋轉(zhuǎn)，使各感光鼓37外部依次接觸復(fù)印帶41。隨著成像單元36Y外部的切換，通過光源塊45、多角鏡46、曲面鏡47在各感光鼓37Y外部上形成靜電潛像，再通過顯像器39Y外部形成調(diào)色劑像。將各感光鼓37Y外部上形成的各色調(diào)色劑像依次復(fù)印到復(fù)印帶41上，使各色調(diào)色劑像重疊，并將彩色調(diào)色劑像形成在復(fù)印帶41上。
光源塊45、多角鏡46、曲面鏡47構(gòu)成的光掃描裝置將曲面鏡產(chǎn)生的光束的反射角設(shè)計(jì)為與本實(shí)施例的彩色圖像形成裝置形成最佳的30deg，所以僅將曲面鏡47配置在圓筒的軸心附近，將反射的光直接導(dǎo)向感光鼓37Y等。
通過以上的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)小型、低成本的彩色圖像形成裝置。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的光掃描裝置，僅用一片曲面鏡來構(gòu)成第2成像光學(xué)系統(tǒng)，不需要折回鏡，而將來自曲面鏡的光束直接導(dǎo)向感光鼓，并且使曲面鏡形成比較容易加工、測量的形狀，可以獲得具有良好光學(xué)性能的光掃描裝置。
權(quán)利要求
1.一種光掃描裝置，包括光源部，發(fā)射光束；光偏轉(zhuǎn)器，對來自所述光源部的光束進(jìn)行掃描；第1成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在所述光源部和所述光偏轉(zhuǎn)器之間，在所述光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線像；第2成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在所述光偏轉(zhuǎn)器和所述被掃描面之間，由一片曲面鏡構(gòu)成；該光掃描裝置使來自所述第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到包括所述光偏轉(zhuǎn)器的所述偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，來自所述光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜入射到包括所述曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描線方向的面(以下稱為YZ面)；其特征在于，在從所述光偏轉(zhuǎn)器向所述曲面鏡的光束的中心軸和所述YZ面形成的角為θM的情況下，滿足10＜θM＜35。
2.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，在副掃描方向剖面中，在所述偏轉(zhuǎn)面反射的反射光束將與來自所述第1成像光學(xué)系統(tǒng)的入射光束形成的角度方向?yàn)檎较虻那闆r下，所述曲面鏡反射的光束與來自所述偏轉(zhuǎn)面的入射光束形成的角度為負(fù)方向。
3.如權(quán)利要求2所述的光掃描裝置，其特征在于，在所述偏轉(zhuǎn)面的法線與來自所述第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束形成的角度為θP，從所述偏轉(zhuǎn)面至所述曲面鏡的頂點(diǎn)的距離為L，從所述曲面鏡至所述被掃描面的距離為D的情況下，滿足下述條件式(1)1.6＜θM/θP＋0.98L/(L＋D)＜2.2 …(1)。
4.如權(quán)利要求3所述的光掃描裝置，其特征在于，滿足下述條件式(2)1.86＜θM/θP＋0.98L/(L＋D)＜1.94 …(2)。
5.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，在從所述偏振面至所述曲面鏡的頂點(diǎn)的距離為L，從所述曲面鏡至所述被掃描面的距離為D的情況下，滿足下述條件式(3)0.48＜L/(L＋D)＜0.75 …(3)。
6.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡的副掃描方向剖面形狀為圓弧。
7.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡是將因傾斜入射產(chǎn)生的掃描線彎曲進(jìn)行校正的形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡與所述YZ面非對稱。
9.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡是使所述YZ面和曲面相交的曲線(以下稱為母線)上的頂點(diǎn)以外的各點(diǎn)的法線不包括所述YZ面的螺旋形狀。
10.如權(quán)利要求9所述的光掃描裝置，其特征在于，所述母線上各點(diǎn)的法線與所述YZ面形成的角度距頂點(diǎn)越遠(yuǎn)就越大。
11.如權(quán)利要求9所述的光掃描裝置，其特征在于，在所述曲面鏡反射的光束與來自所述偏轉(zhuǎn)面的入射光束形成的角度為正方向的情況下，所述母線上各點(diǎn)的法線與所述YZ面形成的角度的方向是正方向。
12.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡是頂點(diǎn)上的主掃描方向的曲率半徑和副掃描方向的曲率半徑不同的變形鏡。
13.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡有在主掃描方向、副掃描方向上都凹的鏡面。
14.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡有副掃描方向的折射能力在主掃描方向的中心部和周邊部不同的鏡面。
15.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述曲面鏡的副掃描方向剖面的曲率半徑不依賴于主掃描方向剖面形狀。
16.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述第1成像光學(xué)系統(tǒng)使來自所述光源部的光束成為在主掃描方向上的聚束光束。
17.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述光源部具有可變波長光源和波長控制部。
18.一種光掃描裝置，包括光源部，發(fā)射光束；光偏轉(zhuǎn)器，對來自所述光源部的光束進(jìn)行掃描；第1成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在所述光源部和所述光偏轉(zhuǎn)器之間，在所述光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線像；第2成像光學(xué)系統(tǒng)，配置在所述光偏轉(zhuǎn)器和所述被掃描面之間，由一片曲面鏡構(gòu)成；該光掃描裝置使來自所述第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到包括所述光偏轉(zhuǎn)器的所述偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，來自所述光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜入射到包括所述曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描線方向的面(以下稱為YZ面)；其特征在于，所述光源部至少由兩個(gè)光源組成，包括光合成部件，對所述光源部和所述光偏轉(zhuǎn)器之間配置的來自至少兩個(gè)光源的光束進(jìn)行合成，在向所述曲面鏡的光束的中心軸和所述YZ面所形成的角為θM的情況下，滿足10＜θM＜35。
19.如權(quán)利要求18所述的光掃描裝置，其特征在于，配有光分解部件，對所述光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間配置的光束進(jìn)行分解。
20.如權(quán)利要求18所述的光掃描裝置，其特征在于，由構(gòu)成所述光源部的至少兩個(gè)光源發(fā)射的光的波長是不同的。
21.使用權(quán)利要求1～20的任何一項(xiàng)所述的光掃描裝置的圖像讀取裝置。
22.使用權(quán)利要求1～20的任何一項(xiàng)所述的光掃描裝置的圖像形成裝置。
23.一種彩色圖像形成裝置，包括傳送部件，將包括顯像器和感光體的與多個(gè)顏色對應(yīng)的多個(gè)成像單元形成大致圓筒形狀，具有使所述各成像單元保持可排列在該圓筒的圓周方向上的結(jié)構(gòu)，通過使所述多個(gè)成像單元同時(shí)在所述圓筒的軸心周圍旋轉(zhuǎn)，來使所述各成像單元在成像位置和待機(jī)位置之間移動(dòng)；復(fù)印部件，具有可接觸位于所述成像位置的成像單元的感光體的復(fù)印體，隨著切換位于所述成像位置的成像單元，將各感光體上形成的各色的調(diào)色像依次復(fù)印到所述復(fù)印體上，使各色的調(diào)色像進(jìn)行重疊并將彩色調(diào)色像形成所述復(fù)印體上；以及光掃描裝置，對所述感光體進(jìn)行曝光；其特征在于，所述光掃描裝置是權(quán)利要求1～20的任何一個(gè)所述的光掃描裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，構(gòu)成所述光掃描裝置的第2成像光學(xué)系統(tǒng)的所述一片曲面鏡被配置在所述圓筒的軸心附近。
25.如權(quán)利要求23所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，所述光掃描裝置在來自所述第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜入射到包括所述光偏轉(zhuǎn)器的所述偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面，來自所述光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜入射到包括所述曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描線方向的面(以下稱為YZ面)，向所述曲面鏡的光束的中心軸和所述YZ面形成的角為θM的情況下，滿足12.5＜θM＜17.5。
全文摘要
一種不需要折回鏡,而將來自一片曲面鏡的光束直接導(dǎo)向感光鼓,并且具有良好的光學(xué)性能的光掃描裝置。該光掃描裝置包括:光源部(1);光偏轉(zhuǎn)器(5),對來自光源部的光束進(jìn)行掃描;第1成像光學(xué)系統(tǒng)(2,3)配置在光源部和光偏轉(zhuǎn)器之間,在光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線像;以及第2成像光學(xué)系統(tǒng)(7),配置在光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面(8)之間,由一片曲面鏡構(gòu)成。來自第1成像光學(xué)系統(tǒng)的光束傾斜地入射到包括光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面的法線的平行于主掃描方向的面上,來自光偏轉(zhuǎn)器的光束傾斜地入射到包括曲面鏡頂點(diǎn)的法線的平行于主掃描方向的面(以下稱為YZ面)上。在向曲面鏡的光束的中心軸和YZ面形成的角為θM的情況下,滿足10<θM<35。
文檔編號G03G15/04GK1327542SQ00802110
公開日2001年12月19日 申請日期2000年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者吉川智延, 山本義春 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社