CN101226277A - 光学扫描设备和使用该设备的图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学扫描设备，包括：旋转多面镜，用于扫描性地偏转从光源设备发射的光束，所述光源设备具有被布置为在主扫描方向上彼此隔开的发光件；输入光学***，通过该输入光学***，在副扫描截面中，光束相对于所述旋转多面镜的偏转表面的法线以倾斜方向入射到该偏转表面上；以及成像光学***，通过该成像光学***，由所述旋转多面镜扫描性地偏转的光束成像在要被扫描的表面上；其中，当所述旋转多面镜的最大旋转角为θ_max[度]，在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度为2φ[度]，在所述主扫描截面中转换光学元件的焦距为f_col[mm]，在主扫描方向上彼此间隔最远的两个发光件之间的间隔为a[mm]，入射到所述偏转表面上的光束在副扫描截面中的最大倾斜入射角为α[度]，在所述副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率为βs，所述旋转多面镜的内接圆半径用R[mm]表示，并且在所述副扫描方向上图像的分辨率用DPI[点/英寸]表示时，满足以下关系。

Description

光学扫描设备和使用该设备的图像形成装置

技术领域

本发明涉及光学扫描设备和使用该设备的图像形成装置。本发明例如可有效地适用于诸如具有电子照相处理的激光束打印机或数字复印机或者多功能打印机之类的图像形成装置。

背景技术

在光学扫描设备中，被光源设备根据图像信号进行光学调制并且从中发出的光通量(光束)例如被包括多面镜(polygonal mirror)的偏转装置(光学偏转器)周期性地偏转。由光学偏转器偏转后的光束随后通过具有f-θ特性的成像光学***被收集到感光记录介质的表面上形成斑状。利用该光束，记录介质表面被光学扫描，从而在上面进行图像记录。

近年来，例如在诸如激光打印机、数字复印机和多功能打印机之类的图像形成装置中，一方面机器尺寸已经减小，另一方面图像形成的速度已增大。因而，期望光学扫描***更紧凑，结构更简单。

关于光学扫描设备已经进行了若干提议，其中尝试实现整个***的紧凑化和尺寸的减小(见下面的专利文献1)。

在专利文献1中，从光源设备发射的多个光束相对于偏转表面的法线在副扫描截面内从倾斜上方或倾斜下方入射到同一偏转装置(旋转多面镜)的同一偏转表面上(倾斜入射光学***)。

然后，被同一偏转表面扫描性地偏转的光束被成像光学***引导到多个相应的感光鼓表面，同时光程被光束分离装置分割。

随后，通过驱动偏转装置，感光鼓表面被引导到其上的光束光学地扫描。

在专利文献1中，通过以这种方式设置各组件，偏转装置和成像光学***的若干部件被共享，从而尝试实现整个***的紧凑化和尺寸减小。

在这种类型的光学扫描设备中，为了实现更高的打印速度，可以在每个光源设备中使用具有多个发光件(光发射点)的多束光源，以确保同一感光鼓(被扫描的表面)由在副扫描方向上彼此隔开的多条线同时进行光学扫描。

另一方面，由于必须提高处理速度以获得更高的打印速度，因此激光源的功率可能不足。

考虑到这一点，在使用多束光源的光学扫描设备中，为了实现更高的光学效率，多束光源可以基于远场模式的关系而被布置为使得其多个发光件在主扫描方向上彼此隔开。

[专利文献]1：日本未审查公开专利申请No.2004-184591

但是，如果多束光源被结合到包括倾斜入射光学***的光学扫描设备中，则这样导致了不方便之处，即相对于各个图像高度，将产生多个光束的线间隔的不均匀。这不利于良好的图像形成。

下文中，这种不均匀将被称为“多束间距不均匀”。

下面将说明发生在光学扫描设备中的多束间距不均匀的原理，这种光学扫描设备具有包括在主扫描方向上彼此隔开的多个发光件的多束光源，并且具有倾斜入射光学***。

在主扫描截面中，当从在主扫描方向上彼此间隔a[mm]的两个发光件发射的两个发散光束被同一个准直透镜转换为平行光时，由于每个发光件相对于准直透镜的光轴具有某一个视场角，因此从准直透镜发出的这两个光束将具有依赖于准直透镜的焦距fcol[mm]的角度差σ[度]。

这里，角度差σ[度]由以下方程给出。

σ＝2Arctan(a/2fcol)[度]            (A)

图11是说明当从两个发光件1a1和1a2发射的光束A和B在主扫描截面中具有角度差σ时发生的多束间距不均匀的原理的示意图。

在图11中，在主扫描方向上具有角度差σ的两个光束(光通量)被示为束A和束B。当这两个束A和B入射到旋转多面镜上时，为了使这两个束A和B到达同一图像高度，用于扫描性地偏转束B的旋转多面镜的旋转角θ相对于用于扫描性地偏转束A的旋转多面镜的旋转角θ应当具有非常小的角度偏离σ/2。

这里，在图11中，用于扫描性地偏转束A的旋转多面镜的偏转表面的位置示为M(实线)，而当旋转多面镜倾斜一个微小角度σ/2时旋转多面镜的偏转表面的位置示为M’(虚线)。

因而，在主扫描截面中，束B的偏转点Q’相对于束A的偏转点Q偏离dX[mm]。

当在主扫描截面中偏转点偏离了偏离量dX[mm]时，如果光束在副扫描截面(副扫描方向)中正以倾斜入射角α[度]入射，则束B的偏转点Q’将相对于束A的偏转点Q在副扫描方向上偏移ΔdZ，其中ΔdZ代表偏离量，并且由下式给出。

ΔdZ＝dX*tan(α)

这里，如果在副扫描方向上成像光学***的成像放大率(副扫描放大率)由βs表示，则与在主扫描方向上光束之间没有角度差α的情况相比，在被扫描的表面上，在各个图像高度处，发生了在副扫描方向上两个束的间隔的偏离，偏离量ΔdZ’由下式给出。

ΔdZ’＝ΔdZ*βs

由于偏离量ΔdZ随着图像高度(有效扫描视场角内的图像高度)而变化，因此偏离量ΔdZ’也随着图像高度改变。结果，在被扫描的表面上发生多束间距不均匀。

如上所述的常规光学扫描设备对于这种多束间距不均匀性没有什么对策，并且如果结合了多束***，则将会产生很大的多束间距不均匀。这很不方便地妨碍了良好的图像形成。

从上述多束间距不均匀ΔdZ’的原理看出，间距不均匀可以通过降低倾斜入射角α、有效扫描视场角(旋转多面镜的旋转角)θ和副扫描放大率βs来减小。但是，从设计角度看，使倾斜入射角α和副扫描放大率βs的值变小有一定限度。因而，仅仅使这些值中的一个变小，仍然无法将多束间距不均匀降低到可接受的水平。

发明内容

本发明提供了一种紧凑并且确保更高的打印速度和更好的光学性能的光学扫描设备。本发明还提供了一种具有这种光学扫描设备的图像形成装置。

根据本发明的一方面，提供了一种光学扫描设备，包括：光源设备，该光源设备具有被布置为在主扫描方向上彼此隔开的至少两个发光件；旋转多面镜，被配置为扫描性地偏转从所述光源设备发射的至少两个光束；输入光学***，被配置为将来自所述光源设备的所述至少两个光束投射到所述旋转多面镜上，从而在副扫描截面内，所述至少两个光束以相对于所述旋转多面镜的偏转表面的法线的倾斜方向入射在该偏转表面上；以及成像光学***，被配置为将由所述旋转多面镜的偏转表面扫描性地偏转的所述至少两个光束成像在要被扫描的表面上；其中所述输入光学***包括被配置为将来自所述光源设备的光束变换为平行光束的转换光学元件，并且其中，当用于扫描被扫描的表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角由θ_max[度]表示，在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度由2φ[度]表示，在主扫描截面中所述转换光学元件的焦距由f_col[mm]表示，在所述至少两个发光件中在主扫描方向上彼此间隔最远的两个发光件之间的间隔由a[mm]表示，入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度由α[度]表示，在副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率由βs表示，所述旋转多面镜的内接圆半径由R[mm]表示，并且在副扫描方向上图像的分辨率由DPI[点/英寸]表示时，满足以下关系

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\frac{a}{\mathrm{fcol}}\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|.$

在本发明的这一方面的一种优选形式中，用于扫描被扫描的表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角θ_max[度]可以满足关系：15度＜θ_max＜25度。

入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度α[度]满足关系：2度≤α≤4度。

在主扫描截面中所述转换光学元件的焦距f_col[mm]满足关系：15mm＜f_col＜80mm。

在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度2φ[度]满足关系：0度≤2φ≤100度。

光学扫描设备可以满足关系：0＜a/f_col＜0.02。

在副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率βs可以满足关系：0.5＜|βs|＜2.0。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像形成装置，包括：如上所述的光学扫描设备；设在要扫描的表面处的感光件；显影设备，用于对利用由所述光学扫描设备扫描性地偏转的光束形成在所述感光件上的静电潜像进行显影，以产生色粉图像；转印设备，用于将被显影的色粉图像转印到转印材料上；以及定影设备，用于将被转印的色粉图像定影在该转印材料上。

根据本发明的又一方面，提供了一种光学扫描设备，包括：具有至少两个输入单元的输入光学***，每个输入单元包括(i)具有被布置为在主扫描方向上彼此隔开的至少两个发光件的光源设备、(ii)被配置为扫描性地偏转从所述光源设备发射的至少两个光束的旋转多面镜和(iii)被配置为改变来自所述光源设备的光束的状态的转换光学元件，其中所述输入光学***被配置为将来自所述至少两个输入单元的所述至少两个光束投射到所述旋转多面镜上，从而在副扫描截面内，所述至少两个光束以相对于所述旋转多面镜的偏转表面的法线的倾斜方向入射到该偏转表面上；以及成像光学***，该成像光学***被配置为将由所述旋转多面镜的偏转表面扫描性地偏转的所述至少两个光束成像在要被扫描的表面上；其中，当用于扫描被扫描的表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角由θ_max[度]表示，在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度由2φ[度]表示，在入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束中，具有最大角度差的两个光束之间在主扫描截面中限定的角度差由σ[度]表示，入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度由α[度]表示，在副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率由βs表示，所述旋转多面镜的内接圆半径由R[mm]表示，并且在副扫描方向上图像的分辨率由DPI[点/英寸]表示时，满足以下关系

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\tan \left(\frac{\mathrm{\σ}}{2}\right)\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|.$

在本发明的这一方面的一种优选形式中，用于扫描被扫描的表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角θ_max[度]满足关系：15度＜θ_max＜25度。

入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度α[度]可以满足关系：2度≤α≤4度。

在入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束中，具有最大角度差的两个光束在主扫描截面中的角度差σ[度]可以满足关系：0度＜α＜1.0度。

在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度2φ[度]可以满足关系：0度≤2φ≤100度。

在副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率βs可以满足关系：0.5＜|βs|＜2.0。

根据本发明，实现了一种光学扫描设备和使用该设备的图像形成装置，通过这种设备和装置，在结构紧凑的情况下确保了高速打印和良好的光学性能。

本发明的这些和其他的目的、特征和优点将在结合附图考虑本发明的优选实施例的下列描述中变得更明显。

附图说明

图1是本发明第一实施例的沿主扫描截面的截面图。

图2A是本发明第一实施例中的输入光学***沿副扫描截面的截面图。

图2B是本发明第一实施例中的成像光学***沿副扫描截面的截面图。

图3是用于说明本发明第一实施例中的偏转点的偏离量ΔdX的示意图。

图4是图3的放大图。

图5是图示本发明第一实施例中偏转表面上的光束的入射状态的图。

图6是图示本发明第一实施例中的间距不均匀性的曲线图。

图7是本发明第二实施例的沿主扫描截面的截面图。

图8A是本发明第二实施例中的输入光学***沿副扫描截面的截面图。

图8B是本发明第二实施例中的成像光学***沿副扫描截面的截面图。

图9是示出根据本发明的图像形成装置的实施例的沿副扫描截面的截面图。

图10是根据本发明实施例的彩色图像形成装置的主要部分的示意图。

图11是用于说明多束间距不均匀的原理的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的优选实施例。

[实施例1]

图1是本发明第一实施例的主要部分沿主扫描方向(主扫描截面)的截面图。

图2A是从光源设备到偏转装置的第一实施例的主要部分沿副扫描方向(副扫描截面)的截面图。

图2B是从偏转装置到感光鼓的第一实施例的主要部分沿副扫描方向(副扫描截面)的截面图。

在本说明书中，术语“主扫描方向”(Y方向)指垂直于偏转装置的旋转轴并且垂直于成像光学***的光轴的方向(即，光束被偏转装置扫描性地偏转的方向)。

术语“副扫描方向”指平行于偏转装置的旋转轴的方向。

术语“主扫描截面”指包含主扫描方向和光轴的平面。

术语“副扫描截面”指包含光轴并且垂直于主扫描截面平面的平面。

图1和图2A中的标号1a和1b表示光源设备，每个光源设备具有在主扫描方向和副扫描方向上彼此隔开的两个或更多个发光件(光发射点)。例如，这些光源设备包括单片多光束半导体激光器。

本实施例示出了每个光源设备1a(1b)包括两个发光件1a-1和1a-2(1b-1和1b-2)的例子。但是，可以使用任何数目的发光件。如果使用三个或更多个发光件，则在下面的描述中可以采用其中在主扫描方向和副扫描方向这两个方向上彼此间隔最远的两个发光件。

标号3a(3b)表示孔径光阑(孔径)，其用来限制光束的通过，从而对束轮廓整形。

标号2a(2b)表示作为转换光学元件的聚光透镜(下文中称为“准直透镜”)，其用来将从光源设备1a(1b)发射的两个光束转换为平行光。

标号4表示只在副扫描截面(副扫描方向)内具有光学能力(屈光力)的透镜***(下文中称为“柱形透镜”)。在副扫描截面内，柱形透镜用来将穿过准直透镜2a(2b)的两个光束在光学偏转器5的偏转表面6上成像为线图像。

应当注意，准直透镜2a(2b)和柱形透镜4可以由单个光学元件提供。

孔径光阑3a、准直透镜2a和柱形透镜4是输入光学***LA的组件。另一方面，孔径光阑3b、准直透镜2b和柱形透镜4是输入光学***LB的组件。也就是说，柱形透镜4被输入光学***LA和LB共享。

标号5表示作为偏转装置的光学偏转器。其例如包括具有四个表面的旋转多面镜(多面镜)，并且在图中箭头A的方向上通过诸如马达(未示出)之类的驱动装置以恒定速度旋转。

标号7A(7B)表示具有光收集功能和fθ特性的成像光学***。其由在主扫描截面中具有正光学能力(屈光力)的第一成像透镜7a和在副扫描截面中具有正光学能力的第二成像透镜7b1(7b2)构成。

成像光学***7A(7B)用来将被光学偏转器5扫描性地偏转的基于图像信息的两个光束成像在作为要扫描的表面的感光鼓表面8a(8b)上。

在该实施例中，感光鼓表面8a和8b中的每一个利用两个光束而被扫描。此外，每个成像光学***7A(7B)提供了光学偏转器5的偏转表面6和感光鼓表面8a(8b)之间在副扫描截面内的光学共扼关系，通过这种关系实现了表面偏斜补偿。

图2B中标号9a1、9a2和9b1表示作为光束分离装置的偏转反射镜。它们用来在成像光学***7A和7B中将被光学偏转器5扫描性地偏转的光束分离为上方倾斜入射光束和下方倾斜入射光束。

标号8a(8b)表示作为被扫描表面的感光鼓表面。

实际上，该实施例的光学扫描设备被结合到彩色图像形成装置中，其中四个感光鼓表面利用单个(公共的)光学偏转器5而被同时光学扫描。尽管未在图1中示出，但是跨过光学偏转器5在成像光学***7A(7B)的相对侧(图中的左侧)提供了与图1中所示类似的另一个成像光学***。

下面的描述将针对图中跨过光学偏转器5的右侧成像光学***而进行(也就是说，将针对光学扫描感光鼓表面8a或8b的成像光学***进行描述)。

在本实施例中，从光源设备1a(1b)发射的两个光束通过孔径光阑3a(3b)，通过该孔径光阑3a(3b)，光束(光量)被限制(部分阻挡)。然后，利用准直透镜2a(2b)，它们被转换为进入柱形透镜4的平行光。

至于主扫描截面，入射到柱形透镜4上的平行光束不被其改变而射出。另一方面，在副扫描截面内，其被会聚并成像在光学偏转器(旋转多面镜)5的偏转表面6上成为线图像(在主扫描方向上伸长的线图像)。

这里，从光源设备1a(1b)发射的两个光束在副扫描截面内相对于偏转表面的法线倾斜地入射到光学偏转器5的偏转表面6上(倾斜入射光学***)。

然后，被光学偏转器5的偏转表面6扫描性地偏转的两个光束利用成像光学***7A(7B)并且经由反射镜9a1和9a2(9b1)被成像在感光鼓表面8a(8b)上成为斑状。然后，通过在箭头A的方向上旋转光学偏转器5，感光鼓表面8a(8b)在箭头B的方向(主扫描方向)上以恒定速度由两个光束光学地扫描。

以这种方式，对作为记录介质的感光鼓表面8a(8b)执行图像记录。

在本实施例中，同一表面8a(8b)由从具有两个发光件1a1和1a2(1b1和1b2)的光源设备1a(1b)发射的两个光束同时进行扫描，同时保持这些光束在副扫描方向上彼此分离。这确保了更高的打印速度。

此外，为了更高的光学效率，具有彼此间隔90μm的两个发光件1a1和1a2(1b1和1b2)的多半导体激光器被绕着半导体激光器的光轴(中心轴)旋转5.53度。结果，这两个发光件在副扫描方向上彼此间隔约8.7μm，并且在被扫描的表面上实现了这两个光束在副扫描方向上等于42.3μm(＝25.4/600dpi)的间距间隔。这里，两个发光件1a1和1a2(1b1和1b2)在主扫描方向上彼此间隔90μm。

在本实施例中，为了减小光学扫描设备的尺寸，四个光束被光学偏转器5的同一(公共的)偏转表面6反射。然后，利用这四个被偏转表面6扫描性地偏转的光束，两个感光鼓表面8a和8b被同时光学扫描，每一个的扫描都是基于两个光束进行的。

为了实现本实施例中的这种结构，两个输入光学***LA和LB关于副扫描方向(z方向)被布置在上方和下方。则从输入光学***LA和LB发射的两个光束就这样被投影在偏转表面6上，一个从上方以倾斜角3度入射到偏转表面6上，而另一个从下方以倾斜角3度入射到偏转表面6上，这两个光束都在副扫描截面内。

成像光学***7A和7B具有公共的第一透镜7a，从而使整个***紧凑。

在本实施例中，被光学偏转器5扫描性地偏转的四个光束利用反射镜9a1、9a2和9b1被分离为两组，每组包括两个光束。然后，这两组光束分别被引导到两个感光鼓表面8a和8b。此外，在该实施例中，为了分离光束，使入射到光学偏转器5的偏转表面6上的光束在副扫描截面中的倾斜入射角α为3度之大，如上所述。

此外，在本实施例中，为了使用于保持两个光源设备1a和1b的保持构件(未示出)更小，输入光学***LA和LB的光轴在主扫描截面内偏斜，以确保其关于成像光学***7A和7B的光轴的角度变为等于90度。

这里，如上所述构造的光学扫描设备可能具有如下的不便之处，即当如前所述两个光束从副扫描截面内的倾斜方向入射到光学偏转器5的偏转表面6上时，发生了两个光束的间距不均匀(下文中简称为“多间距不均匀”)。

考虑到这一点，在本实施例中，为了将多间距不均匀减小到关于图像形成可接受的水平，确定了输入光学***LA和LB、光学偏转器5以及成像光学***7A和7B的具体数值，以满足下面的条件表达式(1)。

更具体而言，在本实施例中，用于扫描被扫描表面8a(8b)上的有效区域的旋转多面镜5的最大旋转角(最大有效扫描视场角)由θ_max[度]表示。然后，在主扫描截面中在输入光学***LA(LB)的光轴和成像光学***7A(7B)的光轴之间限定的角度由2φ[度]表示。此外，准直透镜2a(2b)的焦距由f_col[mm]表示，而主扫描截面中两个发光件1a1和1a2(1b1和1b2)之间的间隔(间距)由a[mm]表示。如果使用了三个或更多个发光件，则位于相对的两端的发光件之间的距离被采用作为间隔。也就是说，两个分隔最远的发光件之间的间距被采用作为间隔。

此外，副扫描截面中入射到旋转多面镜5的偏转表面6上的两个光束的倾斜入射角的最大值由α[度]表示。

当至少三个光束在副扫描截面内以一定的倾斜入射角入射到旋转多面镜的偏转表面6上时，倾斜入射角α[度]被定义为这些至少三个光束的这些倾斜入射角中的最大角度。

更详细地描述，倾斜入射角α[度]被定义为在副扫描截面内由至少三个光束的主光线形成的倾斜入射角中的最大角度。

例如，如果四个或更多个光束在副扫描截面内以倾斜入射角入射到旋转多面镜5的偏转表面t上，则在此将该倾斜入射角定义为由位于相对的两端的两个光束的主光线形成的在副扫描截面内的倾斜入射角中的最大角度。

此外，成像光学***7A(7B)的副扫描截面中的成像放大率由βs表示，旋转多面镜5的内接半径由R[mm]表示，副扫描方向上图像的分辨率由DPI[点/英寸]表示。

于是，满足以下条件。

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\frac{a}{\mathrm{fcol}}\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|---\left(1\right)$

接下来，将说明在满足上述的条件表达式(1)的情况下多间距不均匀可以被控制在关于图像形成可接受的水平的原因。

在主扫描截面中，从在主扫描方向上彼此间隔距离a[mm]的两个发光件1a1和1a2(1b1和1b2)发射的两个发散的光束利用同一准直透镜2a(2b)被转换为平行光。

在这种情况下，每个发光件1a1或1a2(1b1或1b2)具有关于准直透镜2a(2b)的光轴的视场角(field angle)。因此，取决于准直透镜2a(2b)的焦距f_col[mm]，从准直透镜2a(2b)射出的两个光束具有角度差σ[度]。

这里，角度差σ[度]可以由以下方程表达，如前面已经描述的。

σ＝2Arctan(a/2f_col)[度]        (A)

图3是用于说明束B相对于束A的偏转点的偏离的示意图，这种偏离发生在旋转多面镜以非常小的角度σ/2绕轴旋转以便向同一图像高度扫描性地偏转如上所述在主扫描截面中具有角度差σ的两个光束(例如，束A和束B)时。

在图3中，旋转多面镜5的旋转中心由O表示，其内接半径由R表示，旋转多面镜5的偏转表面6的中心由P表示，并且用于扫描性地偏转束A的偏转表面6的位置由M(实线)描绘。另一方面，当在偏转表面6的位置M处相对于表面法线Mh倾斜角度δ的束A入射时的偏转点由Q表示。

另外，束A的偏转点Q和偏转表面中心P之间的距离由r表示。旋转多面镜5的偏转表面6在倾斜一个微小角度σ/2时的位置由M’(虚线)描绘。

此外，当束B入射到偏转表面的位置M’(虚线)上时的偏转点由Q’表示。

在图3中，在主扫描截面中具有角度差σ的两个光束A和B被旋转多面镜5偏转以便扫描表面8，同时这些光束在扫描表面8上保持彼此分隔开。这里，为了使这两个光束向着同一图像高度偏转，必须使旋转多面镜5对于束A和B具有不同的旋转角，其差为σ/2[度]。

由于旋转多面镜5的偏转表面6接着从实线位置M偏离到虚线位置M’，因此在束前进方向上，束B的偏转点Q’相对于束A的偏转点Q偏移dX[mm]。

图4是图3的放大图，并且图4是描绘出偏离dX的量和几个值之间的关系的示意图。从图4中看出，图中偏离dX’[mm]的量可以根据以下方程来检测。

${\mathrm{dX}}^{\′}=r\×\tan \left(\frac{\mathrm{\σ}}{2}\right)\×\frac{1}{\cos \mathrm{\δ}}$

这里，由于角度σ/2足够小，因此其满足dX≈dX’。

因而，束A的偏转点Q和束B的偏转点Q’之间的偏离dX[mm]的量在此可以表达如下。

当方程(A)被代入方程(B)中时，得到：

这里，当旋转多面镜5的旋转角为θ[度]时，旋转多面镜5的偏转表面中心P和偏转点Q之间的距离r[mm]由如下的近似公式给出。

r≈R*tanθ           ...(C)

下面将利用图5说明其可以由近似公式(C)表达的原因。

图5是描绘出在主扫描截面中光束入射到偏转表面6上的入射状态的示意图，该光束由输入光学***引导。

在图5中，旋转多面镜5的旋转中心位于点O，而在轴向图像高度上的旋转多面镜5的偏转表面6位于位置M’(虚线)。另一方面，在位置M’处的偏转表面6的中心位于点P0，而此时的偏转点位于点Q0。

在旋转多面镜5的任意旋转角θ处的旋转多面镜5的偏转表面6的位置位于M(实线)。在位置M处的偏转表面6的中心位于点P，而在任意旋转角θ上的旋转多面镜5的偏转点位于Q。

在普通的光学扫描设备中，为了有效利用偏转表面6，组件将被布置为使得当θ＝0度时光束入射到旋转多面镜5的偏转表面6的中心P0处。结果，轴向图像高度上的偏转点Q0和偏转表面6的中心点P0将彼此重合。

这里，在任意旋转角θ处，对于距离r，从中心点P0到偏转点Q0的偏离量都是足够小的。因此，距离r可以按照从在位置M处的偏转表面6的中心点P到在位置M’处的偏转表面6的中心点P0的距离来进行近似。

因而，其可以表达为：

r≈R*tanθ    (C)

当近似公式(C)被代入方程(B’)中时，得到：

$\mathrm{dX}=R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\φ}}---\left(B^{\′\′}\right)$

从图4中看出，当偏转点Q的位置在主扫描截面中偏移了偏离量dX时，响应于此，在副扫描截面中偏转点的位置也根据倾斜入射角α而改变。

这里，当在副扫描截面中在偏转点的高度上的偏离量用ΔdZ[mm]表示时，其可以表达如下。

$\mathrm{\ΔdZ}=R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\φ}}\×\tan \mathrm{\α}---\left(D\right)$

因而，当两个束的偏转点在副扫描方向上围绕偏转表面而彼此分开时，在被扫描表面上，在副扫描方向上这两个束在被扫描表面上的间隔的偏离量ΔdZ[mm]由以下方程给出。

$\mathrm{\ΔdZ}=R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\φ}}\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}---\left(E\right)$

这里，当被扫描表面8的有效区域被扫描时在旋转多面镜5的最大旋转角θ_max[度]处的偏离量ΔdZ_max[mm]可以表达如下。

$\mathrm{\Δ}\mathrm{dZ}\max =R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}---\left(F\right)$

此外，当被扫描表面8的有效区域被扫描时在旋转多面镜5的最小旋转角θ_min[度]处的偏离量ΔdZ_min[mm]可以表达如下。

$\mathrm{\Δ}\mathrm{dZ}\min =R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\min }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}---\left(G\right)$

在这些方程中，无论旋转多面镜的旋转角θ如何，参数R、a、f_cal、cosφ、βs和α都是恒定的。因此，在有效扫描区域内，在副扫描方向上两个光束之间在被扫描表面上的间隔的偏离的峰峰值(pp)可以由以下方程来表达。

更具体而言，如果由在偏转表面上两个光束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀由ΔdZ_pp[mm]表示，则其可以由以下方程来表达。

$\mathrm{\ΔdZpp}=|\mathrm{\Δ}\mathrm{dZ}\max -\mathrm{\Δ}\mathrm{dZ}\min |$

$=|(R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α})-(R\×\frac{a}{2\×\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α})|---\left(H\right)$

这里，由于θ_max＝-θ_min，因此方程(H)可以重写为下式。

$\mathrm{\ΔdZpp}=|\mathrm{\Δ}\mathrm{dZ}\max -\mathrm{\Δ}\mathrm{dZ}\min |$

$=|R\×\frac{a}{\mathrm{fcol}}\×\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}|---\left(H^{\′}\right)$

此外，如果结构被设置为使得当θ＝0度时光束在偏离偏转表面中心的情况下入射，也就是说，即使偏转点Q0和中心点P0的位置相互偏离，在最小旋转角θ_min处的偏离量dXmin也将被放大某一量，该量对应于在最大旋转角θ_max处的偏离量dXmax的放大。

当偏转点的偏离量的峰峰值(pp)由dXpp(＝|dXmax-dXmin|)表达时，由于dXpp不改变，因此如果多间距不均匀性的峰峰值由dZpp(＝|dZmax-dZmin|)表示，则dZpp也不改变。

因此，即使该结构被设置为使得当θ＝0度时光束在偏离偏转表面中心的情况下入射，由偏转表面上两个束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性的峰峰值pp:dZpp也可以由上述方程(H’)来表达。

在用于图像形成装置中并且具有倾斜入射光学***的多束扫描光学***中，前述由于偏转表面上两个束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性是导致多间距不均匀性的一个主要因素。

此外，两个束的偏转点在偏转表面上偏离的方向在有效扫描区域内是横向不对称的。结果，由于两个束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性不对称地发生。

如上所述，由于偏转表面上两个束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性是导致多间距不均匀性的一个主要因素。由于它是横向不对称的，因此如果发生这一情况，则当通过肉眼观察时其作为图像的恶化是非常明显的。

考虑到这一点，在本实施例中，各组件被设置为满足上述条件表达式(1)，从而减小由于偏转表面上两个光束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性。这确保了良好的图像形成。

条件表达式(1)的左侧代表由于偏转表面上两个束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性的pp:dZpp的近似值相对于在副扫描方向上被扫描表面上的线间隔的比率。具体而言，条件表达式(1)表明，由于偏转点偏离引起的多间距不均匀性的pp:dZpp的近似值相对于副扫描方向上的线间隔为5％或更小。

这里，下面的表1示出了本实施例的具体数值。

从表1中的数值看出，在本实施例中，旋转多面镜5的最大旋转角为θ_max＝19.1度，并且在输入光学***LA(LB)的光轴和成像光学***7A(7B)的光轴之间限定的角度2φ为2φ＝90度。此外，在主扫描方向上发光件之间的间隔a为a＝0.09mm，并且准直透镜2a(2b)的焦距f_col为f_col＝20mm。另外，旋转多面镜(多面镜)5的内接半径R为R＝7.1mm，并且倾斜入射角α为3度。在副扫描截面中成像光学***7A(7B)的成像放大率βs为βs＝1.3x，并且在副扫描方向上的分辨率DPI[点/英寸]为DPI[点/英寸]＝600dpi。

因此，条件表达式(1)的左侧等于0.025，并且这满足条件表达式(1)。

更具体而言，在本实施例中，由于偏转表面6上两个光束之间的偏转点偏离引起的多间距不均匀性的pp:dZpp被减小到约为副扫描方向上行间隔42.3μm的2.5％。

这里，如果使用三个或更多个光束，则上述的两个束是在主扫描方向和副扫描方向这两个方向上彼此间隔最远的两个束，如前所述。

图6是描绘出本实施例中由偏转表面上两个束之间的偏转点偏离导致的多间距不均匀性的曲线图。

从图6中看出，多间距不均匀性的pp:dZpp约为1.1μm，并且已经确认这一大小保持为本实施例的副扫描方向上行间隔42.3μm的2.5％左右。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(1)，通过肉眼观察到的图像的恶化就不明显。因而，很好地保证了本实施例的有利效果。

更优选地，上述条件表达式(1)最好被设置如下。

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\frac{a}{\mathrm{fcol}}\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|---\left(1a\right)$

在本实施例中，使得在副扫描截面中成像光学***的成像放大率βs为1.3x之小，并且基于此，多间距不均匀性被减小到可接受的水平。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(1)，多间距不均匀性就可以被减小到可接受的水平，无论副扫描截面中成像放大率βs的大小如何。

更优选地，应当满足条件表达式(1)，另一方面，副扫描方向上成像放大率βs应当被设置为满足以下关系。

0.5＜|βs|＜2.0        (2)

在这一情形下，多间距不均匀性可以被减小到可接受的水平，并且仍可以使构成成像光学***的透镜的宽度较短，以确保简单方便的结构。

在本实施例中，旋转多面镜的最大旋转角θ_max为θ_max＝19.1度。这使得能够将多间距不均匀性减小到可接受的水平，并且这还实现了紧凑的光学扫描设备。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(1)，多间距不均匀性的峰峰值(pp)就可以被降低到可接受的水平，无论旋转多面镜的最大旋转角θ_max的大小如何。

但是，如果旋转多面镜的最大旋转角θ_max大于25度，则必须使得在副扫描截面中的成像放大率βs或任何其他设计值特别小，以满足条件表达式(1)。这使得很难保持光学扫描设备紧凑。

另一方面，如果旋转多面镜的最大旋转角θ_max小于15度，则成像光学***的光程长度必须被延长以执行必要的扫描区域的光学扫描。因而，难以确保紧凑性。

因此，更优选地，一方面应当满足条件表达式(1)，并且另一方面，旋转多面镜的最大旋转角θ_max[度]应当被设置为满足以下条件。

15度＜θ_max＜25度    (3)

在这一情形下，多间距不均匀性可以被减小到可接受的水平，并且仍可以使得整个***紧凑化。

在本实施例中，为了使整个***更加紧凑，输入光学***的光程长度最好尽可能地短。但是，如果在多束半导体激光器的多个发光件中，在主扫描方向上彼此分隔最远的两个发光件的间隔a宽度为100μm或更大，则多间距不均匀性将变得非常大从而导致图像质量下降，除非使准直透镜的焦距很长。

相反，当使用间隔a窄至20μm的激光器芯片时，即使准直透镜的焦距被设置为很短，多间距不均匀性也可以被减小到可接受的水平。

考虑到这一点，在该实施例中，更优选地，取决于多束半导体激光器的多个发光件的间隔，满足以下条件表达式(4)。

0＜a/f_col＜0.02    (4)

通过满足该条件表达式(4)，可以很好地抑制多间距不规则性，并且可以使输入光学***的光程长度尽可能地短，从而整个***可以更加紧凑。

在本实施例中，a/f_col＝0.0045，并且这满足条件表达式(4)。

在本实施例中，准直透镜的焦距被设置为长达f_col＝20mm。

利用这一布置，使得多个束之间在主扫描方向上的角度差很小，并且多间距不均匀性的峰峰值被降低到可接受的水平。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(1)，多间距不均匀性就可以被减小到可接受的水平，无论准直透镜的焦距f_col的大小如何。但是，如果准直透镜的焦距f_col短于15mm，则必须使得副扫描截面中成像放大率βs或任何其他设计值特别小，以满足条件表达式(1)。这使得很难保持光学扫描设备紧凑。

因此，更优选地，一方面应当满足条件表达式(1)，并且另一方面，准直透镜的焦距f_col[mm]应当被设置为满足以下条件。

15mm＜f_col＜80mm      (5)

在这一情形下，多间距不均匀性可以被减小到可接受的水平，并且可以使得输入光学***更加紧凑。

在本实施例中，使得倾斜入射角α等于3度，如图2A所示。利用这一布置，两组光束可以在主扫描截面内从上方和下方倾斜地入射到偏转器上。因而，这一布置使得能够通过单个偏转表面6扫描性地偏转四个(＝2束×2组)光束并将其成像在两个感光鼓上，另一方面这同时确保了将多间距不均匀减小到可接受的水平。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(1)，即使倾斜入射角α的值较大，多间距不均匀性也可以被减小到可接受的水平。

但是，如果倾斜入射角α大于4度，则必须使得副扫描截面中成像放大率βs或任何其他设计值特别小，以满足条件表达式(1)。这使得很难使光学扫描设备更加紧凑。

因此，更优选地，应当满足条件表达式(1)，并且另一方面，倾斜入射角α[度]应当被设置为满足以下条件。

2度≤α≤4度       (6)

利用这一布置，多间距不均匀性可以被减小到可接受的水平，并且分离角也足以使得来自多个光源设备的多个光束扫描相应的感光鼓。

如果使得倾斜入射角α大于2度，则光束可以通过在成像光学***7A(7B)中提供的光束分离装置而有效地彼此分离。

如果使得倾斜入射角α小于4度，并且满足条件表达式(1)，则多间距不均匀性可以被抑制到可接受的水平。

在本实施例中，总共四个光源设备或激光器单元(＝2*2：两个垂直的，两个横向的)利用公共的保持构件保持固定。另外，为了使这种保持构件的结构更简单，在主扫描截面中，在输入光学***和成像光学***的光轴之间限定的角度2φ被设置为等于2φ＝90度。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(1)，多间距不均匀性就可以被减小到可接受的水平，即使角度2φ的幅值较大。

但是，如果在主扫描截面中在输入光学***和成像光学***的光轴之间限定的角度2φ大于100度，则必须使得副扫描截面中成像放大率βs或任何其他设计值特别小，以满足条件表达式(1)。这使得很难保持光学扫描设备紧凑。

因此，更优选地，一方面应当满足条件表达式(1)，并且另一方面，输入光学***和成像光学***的光轴之间的角度2φ[度]应当被设置为满足以下条件。

0度≤2φ≤100度      (7)

利用这一布置，多间距不均匀性可以被减小到可接受的水平，并且仍可以使得输入光学***更加紧凑。

在本实施例中，输入光学***LA和LB的上方和下方柱形透镜4利用树脂被模塑成一体，以使得能够易于制造并且减轻重量。但是，即使上方和下方柱形透镜4不被模塑成一体，也可以很好地获得本实施例的有利效果。

应当注意，尽管已经参考彩色图像形成装置(该装置包括具有多个发光件的多个光源设备和与这些光源设备相对应的多个感光鼓)描述了本实施例，但是本发明并不限于此。例如，本发明可适用于包括具有多个发光件的单个光源设备和单个感光鼓的单色图像形成装置。

表1示出了第一实施例中成像光学***7A(7B)的具体结构。表2示出了第一实施例中输入光学***LA(LB)的参数r、d和n。此外，表3示出了第一实施例中的非球面表面形状。

[表1]

表1：第一实施例的结构

在主扫描方向上在输入光学***和成像光学***的光轴之间的角度	2φ	90(度)
			最大有效扫描视场角	+/-θmax	45(度)
在主扫描方向上发光件的间隔	A	0.09(mm)
			准直透镜的焦距	fcol	20(mm)
多面镜的内接半径	R	7.07(mm)
			副扫描倾斜入射角	α	3(度)
成像光学***的副扫描放大率	βs	1.3(x)
			副扫描方向上的分辨率	DPI	600(dpi)
有效扫描宽度	W	224(mm)
			成像光学***的f-θ系数	K	167.8(mm/rad)

[表2]

表2：第一实施例的r、d和n

	表面	r	d	n
					半导体激光器的发光件1	第一表面	-	16	1
光阑		-	2.32	1
					准直透镜2	第二表面	无穷大	3	1.7617
第三表面	-15.22	12.43	1
				柱形透镜4		第四表面	表3	3	1.524
第五表面	无穷大	77.26	1
					旋转多面镜的偏转表面6	第六表面	无穷大		1

[表3]

表3：第一实施例的柱形透镜

柱形透镜4	第四表面
			经向形状	R	无穷大
径向形状	r	58.62

[实施例2]

图7是本发明第二实施例的主要部分沿主扫描方向(主扫描截面平面)的截面图。

图8A是从光源设备到偏转装置的第二实施例的主要部分沿副扫描方向(副扫描截面平面)的截面图。

图8B是从偏转装置到感光鼓的第二实施例的主要部分沿副扫描方向(副扫描截面平面)的截面图。

在图7、8A和8B中，类似的标号被分配给与图1、2A和2B中所示的组件相对应的组件。

本实施例与第一实施例的不同之处在于，光学扫描设备由两个或更多个组件集(光输入单元)构成，每个组件集包括具有单个发光件的光源设备和准直透镜，并且从这两个或更多个组件集发射的两个或更多个光束在副扫描截面内从倾斜方向入射到偏转装置的偏转表面上。

其他结构和光学功能类似于第一实施例，并且基于此，可以获得类似的有利效果。

更具体而言，这些图中标号11a和11b(11a’和11b’)表示光源设备，每个光源设备包括具有单个发光件的单束半导体激光器。

标号13a和13b(13a’和13b’)表示分别与光源设备11a和11b(11a’和11b’)相关设置的孔径光阑(孔径)，它们用来限制光束的通过以对其束轮廓整形。

标号12a和12b(12a’和12b’)表示作为转换光学元件的准直透镜，它们分别与光源设备装置11a和11b(11a’和11b’)相关设置。准直透镜12a和12b(12a’和12b’)将从光源设备11a和11b(11a’和11b’)发射的光束转换为平行光。

具体而言，该实施例具有四个组件集(光输入单元)，每个组件集具有一个光源设备(11a、11b、11a’或11b’)和一个准直透镜(12a、12b、12a’或12b’)。

标号10a(10b)表示束组合装置，其由多个棱镜构成，并且用来偏转来自光源设备11a和11b(11a’和11b’)的光束，从而使它们在主扫描方向上具有角度差σ[度]。

标号14表示仅在副扫描截面中具有光学能力的柱形透镜。其用来将通过束组合装置10a和10b的光束成像在旋转多面镜(多面镜)5的偏转表面6上，作为副扫描截面中的线图像。

这里，诸如孔径光阑13a和13b、准直透镜12a和12b以及柱形透镜14之类的组件是输入光学***LA的构成元件。此外，诸如孔径光阑13a’和13b’、准直透镜12a’和12b’以及柱形透镜14之类的组件是输入光学***LB的构成元件。

在本实施例中，与上述第一实施例一样，为了将多间距不均匀性抑制到与图像形成有关的可接受的水平，输入光学***LA和LB、偏转装置5以及成像光学***7A和7B的具体数值被设置为满足下面提到的条件表达式(8)。

更具体而言，在本实施例中，利用前述参数，并且如果在主扫描截面中从两个光源设备11a和11b(11a’和11b’)发射并且入射到偏转表面6上的两个光束之间的角度差由σ[度]表示，则满足以下条件。

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\tan \left(\frac{\mathrm{\σ}}{2}\right)\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|---\left(8\right)$

以上条件表达式(8)可以通过将前述方程(A)代入条件表达式(1)中而确定。

应当注意，从光源设备11a和11b(11a’和11b’)发射并且入射到偏转表面6上的光束的数目并不限于两个。可以使用三个或更多个光束。如果使用三个或更多个光束，则具有最大角度差的那些光束的角度差被采用作为σ[度]。

更优选地，条件表达式(8)最好被设置如下。

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\tan \left(\frac{\mathrm{\σ}}{2}\right)\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.025\right|---\left(8a\right)$

在本实施例中，基于表2中所示的数值规格，旋转多面镜(多面镜)5的最大有效旋转角θ_max为θ_max＝19.1度，并且在输入光学***LA(LB)的光轴和成像光学***7A(7B)的光轴之间限定的角度2φ为2φ＝90度。在主扫描截面中入射到偏转表面6上的多个束的入射角度差σ为σ＝0.26度。此外，旋转多面镜5的内接半径R为R＝7.1mm，并且倾斜入射角α为α＝3度。副扫描截面中成像光学***7A(7B)的成像放大率βs为βs＝1.3x，并且副扫描方向上的分辨率DPI[点/英寸]为DPI [点/英寸]＝600dpi。

因此，条件表达式(8)的左侧等于0.025，并且这满足条件表达式(8)。

在本实施例中，取代用在条件表达式(1)中的主扫描方向上发光件间隔a和准直透镜的焦距f_col，规定了在主扫描截面中入射到偏转表面上的多个束的入射角度差σ。利用这一布置，由于多个束之间的偏转点偏离引起的偏转表面上的多间距不均匀性的pp:dZpp可以得到抑制。

在本实施例中，为了减小由于多个束之间的偏转点偏离引起的偏转表面6上的多间距不均匀性，使得在主扫描截面中入射到偏转表面上的多个束的入射角度差小至0.26度。

应当注意，在本实施例中，只要满足条件表达式(8)，多间距不均匀性就可以被减小到可接受的水平，即使入射角度差σ的幅值较大。

如果在主扫描截面中入射到偏转表面上的多个束的入射角度差σ大于1.0度，则必须使副扫描截面中成像放大率βs或任何其他设计值特别小，以满足条件表达式(8)。这使得很难使整个***更加紧凑。

此外，如果使得偏转表面上的入射角度差σ等于0度，则同步信号检测装置(同步检测传感器)不能单个地检测这些多个束的时序。因此，不再能获得同步信号的较高精度的检测，并且很难减小在主扫描方向上多个束的对准不良。

因而，更优选地，一方面应当满足条件表达式(8)，并且另一方面，在主扫描截面中入射到偏转表面上的多个束的入射角度差σ[度]应当被设置为满足以下条件。

0度＜σ＜1.0度                          (9)

利用这一布置，多间距不均匀性可以被减小到可接受的水平，并且整个***可以紧凑化且可以提高打印速度。

在本实施例中，通过利用束组合装置，使得输入光学***紧凑，同时在主扫描截面中入射在偏转表面上的多个束的入射角度差σ保持较小。

应当注意，如果光源装置可以放置得远离光学偏转器从而使多个光源设备可以布置成阵列，则在不使用这种束组合装置的情况下也可确保本实施例的有利效果。

尽管在本实施例中束组合装置组合两个光束，但是即使要组合三个或更多个光束，只要在主扫描方向上具有最大角度差σ的两个光束的间隔满足条件表达式(8)，间距不均匀性就可以被减小到可接受的水平。

此外，尽管在本实施例中使用单束半导体激光器作为光源设备，但是也可以使用多束半导体激光器以进一步加速，即使在这一情形下也很好地提供了本实施例的有利效果。

此外，尽管在该实施例中，与前述第一实施例一样，本发明被应用于由多个感光鼓构成的彩色图像形成装置，但是本发明并不限于此。例如，其也可以应用于由单个感光鼓构成的单色光学扫描设备。

下面的表4示出了第二实施例中成像光学***7A(7B)的结构。表5示出了第二实施例中输入光学***LA(LB)的参数r、d和n。此外，表6示出了第二实施例中的非球面表面形状。

[表4]

表4：第二实施例的规格

在主扫描方向上在输入光学***和成像光学***的光轴之间的角度	2φ	90(度)
			最大有效扫描视场角	+/-θmax	45(度)
在主扫描方向上发光件的间隔	σ	0.09(mm)
			准直透镜的焦距	fcol	20(mm)
多面镜的内接半径	R	7.07(mm)
			副扫描倾斜入射角	α	3(度)
成像光学***的副扫描放大率	βs	1.3(x)
			副扫描方向上的分辨率	DPI	600(dpi)
有效扫描宽度	W	224(mm)
			成像光学***的f-θ系数	K	167.8(mm/rad)

[表5]

表5：第二实施例的r、d和n

	表面	r	d	n
					半导体激光器的发光件1	第一表面	-	16	1
光阑		-	2.32	1
					准直透镜2	第二表面	无穷大	3	1.7617
第三表面	-15.22	12.43	1
				柱形透镜4		第四表面	表6	3	1.524
第五表面	无穷大	77.26	1
					旋转多面镜的偏转表面6	第六表面	无穷大		1

[表6]

表6：第二实施例的柱形透镜

柱形透镜4	第四表面
			经向形状	R	无穷大
径向形状	r	58.62

[图像形成装置的实施例]

图9是根据本发明实施例的图像形成装置的主要部分在副扫描方向上的截面示意图。图中标号104总体表示图像形成装置。

图像形成装置104例如接收从诸如个人计算机之类的外部机器117提供的代码数据Dc。代码数据Dc随后被装置内部的打印机控制器111变换为图像数据(点数据)Di。

图像数据Di随后被输入到光学扫描单元100中，光学扫描单元100根据前述实施例中的任何一个而配置。光学扫描单元100产生已根据图像数据Di调制的光束103，并且利用该光束103在主扫描方向上扫描感光鼓101的感光表面。

作为静电潜像承载件(感光元件)的感光鼓101利用马达115顺时针旋转。通过这种旋转，感光鼓101的感光表面在垂直于主扫描方向的副扫描方向上相对于光束103移动。

在感光鼓101正上方布置有充电辊102，充电辊102与感光鼓表面相接触以均匀地为鼓表面加电。被光学扫描单元100扫描的光束103被投影到已被充电辊102加电的感光鼓101的表面上。

如上所述，光束103已根据图像数据Di进行了调制。通过利用该光束103照射感光鼓101，在感光鼓101的表面上形成静电潜像。这样形成的静电潜像随后利用显影设备107被显影成色粉图像，显影设备107被设在相对于感光鼓101的旋转方向而言位于光束103的照射位置的下游的位置上，并且与感光鼓101相接触。

这样通过显影设备107显影的色粉图像利用与感光鼓101相对布置的转印辊108被转印到感光鼓101下方的转印纸张(转印材料)112上。

转印纸张112被存储在感光鼓前方(从图9中看来是在右侧)的纸盒109中，但是这些纸张可以手工输送。在纸盒109的端部有纸张输送辊110，用于将盒109中的每张纸张112输送到纸张输送路径中。

具有按上述方式转印到其上的未定影的色粉图像的纸张112被传送到感光鼓101后方(从图9中看来是在左侧)的定影设备。定影设备包括具有内置定影加热器(未示出)的定影辊113和被布置为压触定影辊113的压辊114。从图像转印台输送而来的转印纸张112在定影辊113和压辊114之间的加压接触区在受压的情况下被加热，从而转印纸张112上的未定影的色粉图像被定影在上面。

在定影辊113的后方，有用来将图像定影后的纸张112从图像形成装置中排放出去的纸张排放辊116。

尽管未在图9中示出，但是打印机控制器111除了具有前述的数据转换功能外，还具有各种功能，例如控制马达115或图像形成装置内部的任何其他组件以及(将在后面描述的)光学扫描单元内的多面镜马达。

对于要用在本发明中的图像形成装置的记录密度没有特别的限制。但是，由于记录密度越高，所需的图像质量就越高，因此当根据本发明第一和第二实施例的结构被引入到分辨率为1200dpi或更高的图像形成装置中时，这种结构将会更加有效。

[彩色图像形成装置的实施例]

图10是根据本发明实施例的彩色图像形成装置的主要部分的示意图。该实施例针对级联型(tandem type)彩色图像形成装置，其中提供了四个光学扫描设备以将图像数据彼此并行地记录在相应的感光鼓(图像承载件)的表面上。

在图10中，标号60总体表示彩色图像形成装置，而标号61、62、63和64表示具有根据前述实施例中的任何一个的结构的光学扫描设备。标号21、22、23和24分别表示感光鼓(图像承载件)，而标号31、32、33和34分别表示显影设备。标号51表示传送带。

尽管未在图10中示出，但是图像形成装置还包括用于将由显影设备显影后的色粉图像转印到转印材料的转印设备和用于将转印后的色粉图像定影在转印纸张上的定影设备。

在图10中，彩色图像形成装置60例如接收从诸如个人计算机之类的外部机器52提供来的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的彩色信号。这些彩色信号利用图像形成装置内部的打印机控制器53被变换为与C(蓝绿色)、M(品红色)、Y(黄色)和B(黑色)相对应的图像数据(点数据)。

这些图像数据分别被输入到光学扫描设备11、12、13和14中。作为响应，这些光学扫描设备产生已根据相关的图像数据调制的光束41、42、43和44。通过这些光束，在主扫描方向上扫描感光鼓21、22、23和24的感光表面。

在该实施例的彩色图像形成装置中，提供了四个光学扫描设备11、12、13和14，并且它们分别对应于C(蓝绿色)、M(品红色)、Y(黄色)和B(黑色)的颜色。这些扫描设备可用于彼此并行地分别将图像信号记录在感光鼓21、22、23和24的表面上，从而可以高速打印彩色图像。

如上所述，该实施例的彩色图像形成装置使用四个光学扫描设备11、12、13和14，利用基于相应图像数据的光束将不同颜色的潜像分别产生在相应感光鼓21、22、23和24的表面上。此后，这些图像被叠加地转印到记录纸张上，从而在上面产生单个全色图像。

至于外部机器52，例如可以使用具有CCD传感器的彩色图像读取机。在这一情形下，该彩色图像读取机和彩色图像形成装置60将构成彩色数字复印机。

尽管已参考这里公开的结构描述了本发明，但是本发明并不限于给出的细节，并且该申请试图覆盖可能落在以下的权利要求的改进目的或范围内的这些修改或改变。

Claims (12)

1.一种光学扫描设备，包括：

光源设备，该光源设备具有被布置为在主扫描方向上彼此隔开的至少两个发光件；

旋转多面镜，被配置为扫描性地偏转从所述光源设备发射的至少两个光束；

输入光学***，被配置为将来自所述光源设备的所述至少两个光束投射到所述旋转多面镜上，从而在副扫描截面内，所述至少两个光束相对于所述旋转多面镜的偏转表面的法线以倾斜方向入射在该偏转表面上；以及

成像光学***，被配置为将由所述旋转多面镜的偏转表面扫描性地偏转的所述至少两个光束成像在要被扫描的表面上；

其中所述输入光学***包括被配置为将来自所述光源设备的光束变换为平行光束的转换光学元件，并且

其中，当用于扫描被扫描表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角用θ_max[度]表示，在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度用2φ[度]表示，在所述主扫描截面中所述转换光学元件的焦距用f_col[mm]表示，在所述至少两个发光件中在主扫描方向上彼此间隔最远的两个发光件之间的间隔用a[mm]表示，入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度用α[度]表示，在所述副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率用βs表示，所述旋转多面镜的内接圆半径用R[mm]表示，并且在所述副扫描方向上图像的分辨率用DPI [点/英寸]表示时，满足以下关系

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\frac{a}{\mathrm{fcol}}\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|.$

2.一种光学扫描设备，包括：

具有至少两个输入单元的输入光学***，每个输入单元包括(i)具有被布置为在主扫描方向上彼此隔开的至少两个发光件的光源设备、(ii)被配置为扫描性地偏转从所述光源设备发射的至少两个光束的旋转多面镜和(iii)被配置为改变来自所述光源设备的光束的状态的转换光学元件，其中所述输入光学***被配置为将来自所述至少两个输入单元的至少两个光束投射到所述旋转多面镜上，从而在副扫描截面内，所述至少两个光束相对于所述旋转多面镜的偏转表面的法线以倾斜方向入射到该偏转表面上；以及

成像光学***，被配置为将由所述旋转多面镜的偏转表面扫描性地偏转的所述至少两个光束成像在被扫描的表面上；

其中，当用于扫描被扫描表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角用θ_max[度]表示，在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度用2φ[度]表示，在入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束中，具有最大角度差的两个光束之间在主扫描截面中限定的角度差用σ[度]表示，入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度用α[度]表示，在所述副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率用βs表示，所述旋转多面镜的内接圆半径用R[mm]表示，并且在所述副扫描方向上图像的分辨率用DPI[点/英寸]表示时，满足以下关系

$|\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{\cos \mathrm{\φ}}\×\tan \left(\frac{\mathrm{\σ}}{2}\right)\×R\×\mathrm{\βs}\×\tan \mathrm{\α}\×\frac{\mathrm{DPI}}{25.4}|\≤\left|0.05\right|.$

3.如权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中用于扫描所述被扫描表面上的有效区域的所述旋转多面镜的最大旋转角θ_max[度]满足以下关系

15度＜θ_max＜25度。

4.如权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束在副扫描截面中的倾斜入射角中的最大角度α[度]满足以下关系

2度≤α≤4度。

5.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中在主扫描截面中所述转换光学元件的焦距f_col[mm]满足以下关系

15mm＜f_col＜80mm。

6.如权利要求2所述的光学扫描设备，其中在入射到所述旋转多面镜的偏转表面上的所述至少两个光束中，具有最大角度差的两个光束在主扫描截面中的角度差σ[度]满足以下关系

0度＜α＜1.0度。

7.如权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中在所述输入光学***的光轴和所述成像光学***的光轴之间在主扫描截面中限定的角度2φ[度]满足以下关系

0度≤2φ≤100度。

8.如权利要求1或5所述的光学扫描设备，其中满足以下关系

0＜a/f_col＜0.02。

9.如权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中在所述副扫描截面中所述成像光学***的成像放大率βs满足以下关系

0.5＜|βs|＜2.0。

10.一种图像形成装置，包括：

多个如权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中所述多个光学扫描设备被配置为利用分别从所述多个光学扫描设备的光源设备发射并且被公共的偏转装置偏转的多个光束对要被扫描的多个表面进行扫描，以在被扫描的表面上形成图像。

11.一种图像形成装置，包括：

如权利要求1或2所述的光学扫描设备；

设在要被扫描的表面上的感光件；

显影设备，用于对利用由所述光学扫描设备扫描性地偏转的光束形成在所述感光件上的静电潜像进行显影，以产生色粉图像；

转印设备，用于将显影后的色粉图像转印到转印材料上；以及

定影设备，用于将转印后的色粉图像定影在所述转印材料上。

12.一种图像形成装置，包括：

如权利要求1或2所述的光学扫描设备；以及

打印机控制器，用于将从外部机器提供的代码数据转换为图像信号并将该图像信号输入到所述光学扫描设备中。

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