专利名称：光扫描装置、图像形成装置、光扫描方法
技术领域：
本发明涉及将光源的光束在主扫描方向上向多个感光体的各个感光面扫描的光扫描装置(光束扫描装置)，能够削减光学系统的配置空间和提高扫描光的光学特性。
背景技术：
目前，将光源的光束在主扫描方向上向多个感光体的各个感光面扫描的光扫描技术公开有这样的技术，在通过光束照射而在感光体上进行静电潜像等的图像形成的图像形成装置中，设置对多个感光体进行光束扫描的旋转偏转器中的多个反射面，使各个反射面相对于旋转轴具有不同的倾斜角度，对应该倾斜角度的不同反射面，进行不同的感光体扫描(例如参照专利文献1和2)。
在具有上述构成的上述现有技术中，通过使用各个反射面的反射角度不同的多面反射镜(polygon mirror多面镜)，从而能够利用一个多面反射镜的旋转动作既进行激光束的扫描又进行光路的切换，所以能够基于部件数量的减少、可动部分的削减来实现低成本化、基于控制动作的简单化来实现高精度印刷等。
在上述现有技术中，在偏转前光学系统上配置有柱面透镜(参照专利文献1)，在偏转器反射面附近在副扫描方向上聚光，在偏转后光学系统中，需要考虑使其具有面倾斜校正(optical face tangleerror correction，面倒れ正)功能，要在副扫描方向上以大致共轭关系校正偏转器反射面和像面。另一方面，在偏转前光学系统中不包括柱面透镜，在这种构成中，偏转后光学系统不需要具备面倾斜校正功能(例如参照专利文献2和专利文献3)。
专利文献1日本特开2000-2846号公报专利文献2日本特开平11-218991号公报专利文献3日本特开昭63-273814号公报目前当通过使多面反射镜的各个反射面具有不同的角度，在各个曝光对象部上具有面倾斜校正功能的偏转后光学系统使光线成像时，使在多面反射镜的各个反射面上偏转的光线在各自的光学部件上成像。这种情况下，需要在光学部件间确保一定程度的间隔，而相对应地需要增大多面反射镜的各个反射面的倾斜角度，从而使光学系统的副扫描方向上的配置间隙增大。
此外，如上所述，通过在光学部件间确保一定程度的间隔，从而使在多面反射镜的各个反射面上的倾斜角度增大时，很难抑制增大的非对称型波面象差的产生，导致成像特性劣化。
而且，当偏转后光学系统不具有面倾斜校正功能时，存在多面反射镜的各个反射面的面倾斜允许量变得极小、多面反射镜的制造成本大幅度上升的问题。此外，在不具有面倾斜校正功能的透镜上，当多面反射镜的各个反射面具有角度、且具有使扫描线贯通共同透镜结构时，会在扫描线上产生弯曲，不能进行高精度地彩色配准(registration)。尤其，为了形成四个潜像而利用四组光束形成全彩色图像时，由于色偏差使图像产生大的劣化。
发明内容
本发明鉴于上述的技术问题，其目的在于提供将光源的光束在主扫描方向上向多个感光体的各个感光面进行扫描的光扫描装置，能够削减光学系统的配置间隙和提高扫描光的光学特性。
为了解决上述技术问题，本发明所涉及的光扫描装置在主扫描方向上将光源的光束向多个感光体的各个感光面扫描，包括旋转偏转器，通过利用在旋转方向上对应于所述多个感光体的各个感光体而排列的多个反射面使入射光束反射偏转，从而使该入射光束在所述主扫描方向上扫描，其中，所述多个反射面的各个反射面相对于所述旋转偏转器的旋转轴的倾斜角度被设置成与各个反射面所对应的感光体适应的角度；偏转前光学系统，对光源的光进行整形使其成为具有规定截面形状的光束，并导向所述旋转偏转器，而且，在该旋转偏转器的反射面附近在副扫描方向上使光束会聚；以及偏转后光学系统，将通过所述旋转偏转器中的多个反射面的各个反射面进行反射偏转的光束导向对应于各个反射面的感光体的感光面，其中，所述偏转后光学系统包括共有光学元件，所述共有光学元件向利用所述旋转偏转器反射偏转、并应该导向所述多个感光体的各个感光面的光束，根据该光束的入射位置分配光焦度(power)，所述光焦度使通过所述偏转后光学系统导向所述感光面的光束在该感光面上具有规定的光学特性。
此外，本发明所涉及的图像形成装置包括具有上述构成的光扫描装置；感光体，通过由所述光扫描装置扫描的光束形成静电潜像；以及显影部，使形成在所述感光体上的静电潜像显影。
此外，本发明所涉及的光扫描方法，在主扫描方向上将光源的光束向多个感光体的各个感光面扫描，包括以下步骤对光源的光进行整形使其成为具有规定截面形状的光束，并导向所述旋转偏转器，而且，在该旋转偏转器的反射面附近在副扫描方向上使光束会聚；通过旋转偏转器使入射光束反射偏转，从而使该入射光束在所述主扫描方向上扫描，其中，在旋转方向上对应于所述多个感光体的各个感光体配置有多个反射面的旋转偏转器中的该多个反射面的各个反射面相对于所述旋转偏转器的旋转轴的倾斜角度被设置成与各个反射面所对应的感光体相适应的角度；通过共有光学元件向利用所述旋转偏转器反射偏转、并应该导向所述多个感光体的各个感光体的光束，根据该光束的入射位置分配光焦度，将通过该共有光学元件分配有光焦度的光束导向对应于各个反射面的感光体的感光面，其中，所述光焦度使导向所述感光面的光束在该感光面上具有规定的光学特性。
根据以上描述的本发明，能够提供在将光源的光束在主扫描方向上向多个感光体的各个感光面扫描的光扫描装置，能够削减光学系统的配置间隙和提高扫描光的光学特性。
图1是在将反射镜的折叠展开状态下表示基于本发明的第一实施例的光扫描装置的光学系统构成的俯视图。
图2是具备基于本实施例的光扫描装置的图像形成装置的概略构成的示意图。
图3是基于本实施例的光扫描装置的光学系统中的光路示意图。
图4是在将反射镜的折叠展开的状态下将导向基于本实施例的光扫描装置中多个感光体的光束光路在副扫描方向上放大的示意图。
图5是在将反射镜的折叠展开的状态下将导向基于本实施例的光扫描装置中多个感光体的光束光路在副扫描方向上扩大的示意图。
图6是fθ1透镜111在副扫描方向上光焦度分布的一例示意图。
图7是fθ2透镜112在副扫描方向上光焦度分布的一例示意图。
图8是多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图9是多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图10是多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图11是多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图12是彩色图像形成装置所配备的现有光扫描装置的光学系统配置的一例示意图。
图13是基于本发明第二实施例的光扫描装置中的光学系统的光路示意图。
图14是在将反射镜的折叠展开状态下将导向基于本实施例的光扫描装置中多个感光体的光束光路在副扫描方向上放大的示意图。
图15是图14中的fθ透镜附近的放大图。
图16是在本实施例中，多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图17是在本实施例中，多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图18是在本实施例中，多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图19是在本实施例中，多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔和光轴方向上的位置之间关系的示意图。
图20是本实施例中fθ透镜110’在副扫描方向上光焦度分布的一例示意图。
图21是本实施例中在副扫描方向上向柱面透镜120的入射面入射的光线入射位置的示意图。
图22是在将反射镜的折叠展开状态下表示基于本发明的第三实施例的光扫描装置的光学系统中的构成的俯视图。
图23是具备基于本实施例的光扫描装置的图像形成装置900的概略构成的示意图。
图24是在将反射镜的折叠展开状态下表示基于本实施例的光扫描装置的光学系统中的光路的示意图。
图25是在将反射镜的折叠展开的状态下将导向基于本实施例的光扫描装置中多个感光体的光束光路在副扫描方向上放大的示意图。
图26是图25中fθ透镜附近的放大示意图。
图27是在本实施例中，在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图28是在本实施例中，多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图29是在本实施例中，多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图30是在本实施例中，在多个光源内的位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图31是本实施例中fθ透镜110’在副扫描方向上光焦度分布的一例示意图。
图32是在将反射镜的折叠展开状态下表示基于本发明的第四实施例的光扫描装置的光学系统中的构成的俯视图。
图33是在本实施例中，在将反射镜的折叠展开的状态下将导向基于本实施例的光扫描装置中多个感光体的光束光路在副扫描方向上放大的示意图。
图34是图33中的fθ透镜附近的放大图。
图35是在本实施例中，在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图36是在本实施例中，在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图37是在本实施例中，在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图38是在本实施例中，在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源光束的主光线的间隔(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。
图39是本实施例中fθ1透镜111在副扫描方向上光焦度分布的一例示意图。
图40是本实施例中fθ2透镜112在副扫描方向上光焦度分布的一例示意图。
图41是对fθ1透镜111和fθ2透镜112中的某个透镜面，是否应该形成自由曲面的研究结果的示意图，其中该自由曲面具有作用在导向多个感光体的所有光束上的光焦度。
具体实施例方式
参照下面的附图，对本发明的实施例进行说明。
(第一实施例)首先就本发明的第一实施例进行说明。图1是在将反射镜的折叠展开状态下表示基于本发明的第一实施例的光扫描装置的光学系统构成的俯视图；图2是具备基于本实施例的光扫描装置的图像形成装置900的概略构成在副扫描方向上的示意图；图3是基于本实施例的光扫描装置的光学系统中的光路示意图；图4和图5是在将反射镜的折叠展开的状态下将导向基于本实施例的光扫描装置中多个感光体的光束光路在副扫描方向上放大的副扫描方向截面图。
如图1和图2所示，基于本实施例的光学扫描装置1包括偏转前光学系统7、多面反射镜(旋转偏转器)80和偏转后光学系统A。
光扫描装置1具有将来自光源的光束在主扫描方向上向多个感光体401y-401k的各个感光面扫描的作用，通过光扫描装置1扫描的光束在感光体104y-104k的感光面上形成静电潜像。形成在各个感光体上的静电潜像通过显影部501y-501k利用与各个感光体对应的彩色显影剂被显影。
下面，对基于本实施例的光扫描装置1的详细情况进行说明。
多面反射镜80通过在旋转方向上对应于多个感光体401y-401k的各个感光体排列的多个反射面80y-80k使入射光束反射偏转，从而使该入射光束在主扫描方向上扫描。此外，多面反射镜80的多个反射面80y-80k的各个反射面相对于多面反射镜80的旋转轴的倾斜角度被设置成与各个反射面所对应的感光体适应的角度。在这种结构中，多面反射镜80的反射面的数量为颜色数的倍数。这里，因为使用有黄色(yellow、401y)、品红(magenta、401m)、青色(cyan、401c)和黑色(black、401k)四种颜色，所以多面反射镜80的反射面的数量为4的倍数(4、8、12......)。
偏转前光学系统7被配置在与主扫描方向正交的副扫描方向(多面反射镜的旋转轴方向)上互不相同的位置上，而且，包括光源71、有限透镜(或者准直仪透镜)72、光圈(aperture)73、以及将光束在多面反射镜80附近进行会聚的柱面透镜74，其中光源71包括由可以分别独立亮灭的四个光源组成的LD阵列，有限透镜72能够使光源71的发散光形成为会聚光、平行光或者不急剧的漫射光。
通过这样的结构，偏转前光学系统7整形光源71的光使其成为具有较长的规定截面形状的光束，并导向多面反射镜80，而且，在多面反射镜80的反射面附近在副扫描方向上会聚光束。
偏转后光学系统A由塑料等的树脂材料形成，包括fθ1透镜111和fθ2透镜112，具有使光焦度发生连续变化这样的光焦度分布的自由曲面；柱面透镜120y-120k，对应于各个感光体401y-401k设置在共有光学元件和各个感光体之间的光路上，并具有入射面一侧为凸面的正光焦度；以及覆盖玻璃130，用于防止垃圾或灰尘进入光扫描装置内。
根据这种结构，偏转后光学系统A将通过多面反射镜80的多个反射面80y-80k的各个反射面反射偏转的光束Ly-Lk按照互不相同的光路导向对应于各个反射面的感光体401y-401k的感光面。在本实施例中，因为多面反射镜80的反射面为8个面，所以当入射到多面反射镜的光束为一个时，通过旋转多面反射镜80能够将四种颜色信息两次写入各个感光体。在此，光源71射出用于在感光面上分别独立地形成静电潜像的四个光束，采用所谓的“多束光学系统”，因此通过旋转一次多面反射镜80从而能够将四种颜色信息按照4线×2＝8线方式一次写入各个感光体。
此外，通过将集中在一个阵列中的光源兼用作对应于各个感光体的原色(黑色、青色、品红、黄色)的图像形成处理，从而能够削减光学部件的数量、降低成本，而且能够削减配置空间。当结构为对应感光体一个一个地设置光源的结构时，为了形成四种潜像，需要四倍的多面反射镜的旋转数和LD的驱动频率，难以实现图像形成处理的高速化和图像的高精度化，在本实施例中，通过采用多束光学系统，即使不过多地提高多面反射镜的旋转数和LD的驱动频率，也能够使向感光鼓的静电潜像形成速度高速化。此外，与分别将多个LED等的光源配置在不同位置上的情况相比，能够避免光源配置位置的调整误差等的发生，能够提高光学特性。
fθ1透镜111和fθ2透镜112的曲率在主扫描方向和副扫描方向两个方向上独立变化。这里的fθ1透镜111和fθ2透镜112相当于共有光学元件。fθ1透镜111和fθ2透镜112各自的光焦度分布被设置fθ1透镜111和fθ2透镜112向通过多面反射镜80反射偏转、并应该导向多个感光体401y-401k的各个感光体的所有光束(通过多个反射面的各个反射面反射偏转的所有光束)Ly-Lk，根据该光束的入射位置，与对导向各自的感光体的光线进行作用的光学元件120协作分配光焦度，该光焦度使通过偏转后光学系统A导向感光面的光束在该感光面上具有规定的光学特性(例如满足光束直径、扫描线的弯曲程度、相对于扫描范围的光束位置等的规定条件的特性)。这样，共有光学元件具有光滑的透镜面，对通过多面反射镜80的多个反射面的各个反射面反射偏转的所有光束进行作用。
这样，将对应现有感光体独立设置的光学元件的一部分集中在共有光学元件上，通过该共有光学元件对应该导向多个感光体的所有光束分配光焦度，从而能够削减副扫描方向上的光学部件的配置空间。此外，因为能够削减应该配置的光学部件的部件数，所以能够避免由于各个光学部件的配置误差等导致的光学特性的劣化，而且能够降低成本。
此外，通过将对应感光体独立设置的光学元件的一部分汇总在共有光学元件上，从而能够将多面反射镜的各个反射面的倾斜角度设置成较小的角度，能够减小光学系统在副扫描方向上的配置空间。此外，当多面反射镜的反射面的倾斜角度较大时，能够抑制变大的非对称型的波面象差的发生，进而能够改善成像特性。而且，通过将这种结构的光扫描装置应用在图像形成装置上，从而能够实现图像形成装置的紧凑化和图像形成处理中画质的稳定。
而且，这里的“规定的光学特性”是指适于在感光体的感光面上形成静电潜像的光学特性。此外，通过使来自偏转前光学系统的向多面反射镜入射的入射光束在反射面附近进行会聚(在多面反射镜的反射面上和感光体的感光面上在副扫描方向上为共轭关系)，能够抑制由多面反射镜的各个反射面的倾斜所引起的副扫描方向上的束位置的偏差(面倾斜校正)。
此外，本实施例中的fθ1透镜111和fθ2透镜112(共有光学元件)被设置成这样的光焦度分布，其在柱面透镜侧的副扫描方向上的合成焦点位置位于在fθ1透镜111和fθ2透镜112的光轴方向上与多面反射镜80的反射面80y-80k相比配置有多面反射镜80的旋转轴一侧。图4示出了包含fθ1透镜111和fθ2透镜112的多面反射镜一侧的副扫描方向的合成焦点位置的焦平面FS。而且，在图4和图5中，虚线表示来自偏转前光学系统的光束入射一侧(摆角最小值时)的光线和作用在其光线上的透镜截面；实线表示扫描光的摆角(振り角)位置位于主扫描方向的中央位置时的光线和作用在其光线上的透镜截面；双点划线表示扫描范围中不与偏转前光学系统邻接一侧(摆角最大值时)的光线和作用在其光线上的透镜截面。图5对fθ1透镜111和fθ2透镜112的附近进行了放大。
当多面反射镜的反射面相对于副扫描方向的倾斜角度变大时，成像特性有劣化的倾向，这是最佳的结果。因此，设置焦点位置，以使即使是小的倾角，为能够获得利用光路分离反射镜分离光路所需要的充足的副扫描方向距离，即使在通过fθ1透镜111和fθ2透镜112后的光路下游侧，光束分别在副扫描方向上分离(经过共有光学元件的光束一边变宽一边前进)。通过在这种焦平面位置上设置fθ1透镜111和fθ2透镜112的多面反射镜一侧的副扫描方向上的合成焦点位置，从而能够确保用于配置分离各光路用的折叠反射镜等的空间。图6示出了fθ1透镜111在副扫描方向上的光焦度分布的一个示例；图7示出了fθ2透镜112在副扫描方向上的光焦度分布的一个示例。
如图4所示，柱面透镜120y-120k的光轴配置成相对于副扫描方向具有与各光线相比偏转向共有光学元件110的光轴一侧，而且具有规定的倾角。从最佳结果可知，通过这样配置能够充分减小在像面的扫描线的弯度。
此外，偏向前光学系统7整形光源71的光使其在主扫描方向上具有较长的截面形状，并导向多面反射镜80，而且与多面反射镜80的反射面80y-80k相比在光束前进方向上游侧的位置上在副扫描方向上使来自多个光源的光束交叉。
图8-图11是在本实施例中，在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源(这里是指第一光源和第四光源)光束的主光线的间隔(以下称作主光线间距离)(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。在图8-图11中，位置P表示fθ2透镜112的射出面位置，横轴上的“0”表示多面反射镜80的反射面位置。这里，图8示出了偏转到图4中最上面位置的光束Ly；图9示出了偏转到从图4的上面开始第二位置的光束Lm；图10示出了偏转到从图4的上面开始第三位置的光束Lc；图11示出了偏转向图4的最下面位置的光束Lk。
如图8-图11所示，根据与反射面80y-80k相比在光束前进方向上游侧的位置在副扫描方向上使多个光源的光束交叉这样的结构，通过fθ1透镜111和fθ2透镜112后的主光线间距离慢慢向缩小方向变化，能够减小柱面透镜和像面之间的主光线间距离相对于光轴方向的变化比例。以图8-图11所示的关系，使通过fθ透镜后的主光线间距离减小以使在柱面透镜上变小，从而感光面上的光束能够具有适于图像形成的光学特性，即使在由于感光体的形状误差、偏转轴偏差(倾斜、偏转等)、磨损等使感光面的位置随着感光体的旋转向光轴方向变化时，也能够抑制感光面上的束间距的变动。
光束通过fθ1透镜111和fθ2透镜112后，在通过最终柱面透镜成像后的、相对于光轴方向的束间间距变化量没有变大，越向光路下游多个束间间隔越接近希望的束间间隔。当为彩色机的情况下，为了校正感光体上的扫描线倾斜或者感光体的倾斜导致的转印像的倾斜，下面的做法是有效的，在折叠反射镜上设置倾斜机构进行控制，或者抑制由于感光体直径不一致的影响导致产生的光路长度变化时的束间间隔的偏差。
而且，fθ1透镜111和fθ2透镜112(共有光学元件)在副扫描方向上至少从光轴位置到多个光源的光束的主光线所通过的位置为止的范围(副扫描方向中的中央附近范围)的光焦度被设置为从主扫描方向的中央位置开始越向外侧偏离越强(参照图6和图7)。
与光束前进方向上的fθ2透镜112相比位于下游侧的柱面透镜120的实际焦点距离在主扫描方向上光束入射角越大时变得越短。因此，为了将形成一个静电潜像的束组在像面的束间间距保持为恒定(一定)，主扫描方向入射角变大(摆角变大)时在fθ透镜副扫描方向光焦度变大，使在柱面透镜120上的相对于光轴的最大高度尽量地小，从而减小角度变化量(减小入射到柱面透镜(cylindricallens)的入射面的光束在副扫描方向上的位置偏差)，最终确保在像面上一定束间间隔。
此外，fθ1透镜111和fθ2透镜112在副扫描方向上至少从光轴位置到多个光源的光束的主光线所通过的位置为止的范围(副扫描方向中的中央附近范围)的光焦度被设置为从副扫描方向的中央位置开始越向外侧偏离变得越弱(参照图6和图7)。
通过共有光学元件的光束根据通过共有光学元件的在副扫描方向上的位置的不同而其光路长度不同。根据本实施例的结构，能够在副扫描方向上通过位置互不相同的光束到达位于光路下游侧的光学元件时的束直径(会聚位置)几乎相同，能够抑制依赖于副扫描方向上的通过位置的光学特性的不一致。从图4也可知越是位于外侧的光线在副扫描方向上倾斜越大，实际的光路长度也变长。
图12是彩色图像形成装置所具备的现有光扫描装置的光学系统配置的一例示意图。如该图所示，与将构成偏转前光学系统的有限透镜72J、光圈73J、柱面透镜74J按照感光鼓的数量配置的现有光扫描装置相比，基于图1所示的本实施例的光扫描装置的构成能够节省空间和降低成本。
此外，在本实施例中，示出了共有光学元件包括两个fθ透镜的示例，但本发明并不限于此，例如也可以包括三个以上的透镜。这样，通过由多个透镜构成上述共有光学元件，从而与由一个透镜构成的情况相比，能够将各自的透镜的透镜面的曲率设置得缓慢，能够易于加工，降低制造成本、提高加工精度。
此外，在本实施例中，构成共有光学元件的fθ1透镜和fθ2透镜的各个入射面和射出面具有连续变化的光焦度分布，但不一定需要对共有光学元件的所有透镜面设置这种光焦度分布。一般情况下，在由这样多个透镜构成共有光学元件的情况下，位于光束前进方向下游侧的透镜的尺寸大多情况下较大。也就是说，一般认为入射到光束前进方向下游侧的透镜的光束与入射到位于上游侧的透镜的光束相比，束直径变小，即使相同摆角光束移动距离也较大，所以如上所述，连续变化的光焦度分布所取得的效果较显著。因此，由多个透镜构成上述的共有光学元件的情况下，优选在位于光束前进方向最下游侧(即最靠近像面的一侧)的透镜射出面一侧上分配上述连续变化的光焦度。
(第二实施例)接着，对本发明的第二实施例进行说明。本实施例是上述第一实施例的变形例，尤其fθ透镜附近的结构与第一实施例不同。下面对与第一实施例中相同的部分标注相同的附图标记，并省略对其的说明。
图13是本实施例的光扫描装置中的光学系统的光路的俯视图，图14是在将反射镜的折叠展开的状态对导向本实施例的光扫描装置中的多个感光体的光束光路在副扫描方向进行放大的示意图，图15是对图14中的fθ透镜附近进行放大的示意图。在图14和图15中，虚线表示来自偏转前光学系统的光束入射一侧(摆角最小值时)的光线和作用在其光线上的透镜截面图；实线表示扫描光的摆角位置位于主扫描方向的中央位置时的光线和作用在该光线上的透镜截面；双点划线表示扫描范围中与偏转前光学系统不邻近一侧(摆角最大值时)的光线和作用在其光线上的透镜截面。
在本实施例中，第一实施例中的fθ1透镜111和fθ2透镜112被统一为一个fθ透镜110’(共有光学元件)。基于此，与第一实施例的结构相比能够削减光学系统的部件数量，实现低成本化。
图16-图19是表示本实施例中在多个光源内位于副扫描方向上两端的光源(这里是指第一光源和第四光源)的光束的主光线间隔(下面称作主光线间距离)(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。在图16-图19中，位置P表示fθ透镜110’的射出面位置；横轴上的“0”表示多面反射镜80的反射面位置。这里，图16示出了偏转向图14中最上面位置的光束Ly；图17示出了偏转向图14中从上面数第二位置的光束Lm；图18示出了偏转向图14中从上面数第三位置的光束Lc；图19示出了偏转向图14中最下面位置的光束Lk。
图20是本实施例中fθ透镜110’在副扫描方向的光焦度分布的示意图。图21是本实施例中入射向柱面透镜120y的入射面在副扫描方向的光线入射位置的示意图。如该图所示，在主扫描方向正侧，通过将扫描光的摆角较大时的fθ透镜在副扫描方向的光焦度变大，从而能够抑制向依赖于主扫描方向中扫描光的摆角的柱面透镜入射的在副扫描方向的光线入射位置的特性不一。
(第三实施例)接着，对本发明的第三实施例进行说明。本实施例是上述的第二实施例的变形例，尤其作用在通过fθ透镜后的光束上的光学系统的构成与第二实施例不同。下面对与第二实施例相同的部分标注相同的附图标记，并省略对其的说明。
具体地说，在本实施例中，代替第二实施例结构中的柱面透镜120y-120k，采用入射面成凹面的柱面透镜140y-140k。
图22是在将反射镜的折叠展开状态下表示本实施例的光扫描装置的光学系统构成的俯视图，图23是具备本实施例的光扫描装置的图像形成装置900’的概略构成的示意图；图24是基于本实施例的光扫描装置的光学系统的光路在将反射镜的折叠展开状态下的俯视图；图25是导向基于本实施例的光扫描装置中的多个感光体的光束光路在将反射镜的折叠展开状态下在副扫描方向的放大图；图26是图25中的fθ透镜附近的放大图。
图27-图30是表示本实施例中多个光源内位于副扫描方向上两端的光源(这里是指第一光源和第四光源)的光束的主光线间隔(下面称作主光线间距离)(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。在图27-图30中，位置P表示fθ透镜110’的射出面位置；横轴上的“0”表示多面反射镜80的反射面位置。这里，图27示出了偏转向图26中最上面位置的光束Ly；图28示出了偏转向图26中从上面数第二位置的光束Lm；图29示出了偏转向图26中从上面数第三位置的光束Lc；图30示出了偏转向图26中最下面位置的光束Lk。在第三实施例中，表示在像面附近通过fθ透镜的主扫描方向的中央位置的光线中主光线间距离的座标图位于第一象域(右上方)；通过fθ透镜主扫描方向的两端位置的光束中的主光线间距离位于第四象域(右下方)。如图27-图30所示，在多面反射镜和像面之间，在主扫描方向中央部位上，越接近像面，主光线间距离越增加，在两端部，越接近像面，主光线间距离越减小，通过进行这样的平衡，从而比第一实施例和第二实施例更能抑制在像面位置变动时的主光线间隔的变动。图31是本实施例中fθ透镜110’在副扫描方向的光焦度分布示意图。
(第四实施例)接着，对本发明的第四实施例进行说明。本实施例是上述第一实施例的变形例，尤其作用在通过fθ透镜后的光束上的光学系统构成与第一实施例不同。下面对与第一实施例中相同的部分标注相同的附图标记，并省略对其的说明。
具体地说，在本实施例中，代替第一实施例结构中的柱面透镜120y-120k，采用入射面成凹面的柱面透镜140y-140k。
图32是将基于本实施例的光扫描装置的光学系统的光路在将反射镜的折叠展开状态下进行表示的俯视图；图33是将导向本实施例的光扫描装置中的多个感光体的光束的光路在将折叠反射镜的折叠展开状态下在副扫描方向上进行放大表示的示意图，图34是图33中fθ透镜附近的放大图。
图35-图38是表示本实施例中多个光源内位于副扫描方向上两端的光源(这里是指第一光源和第四光源)的光束的主光线间隔(下面称作主光线间距离)(纵轴)和光轴方向上的位置(横轴)之间关系的示意图。在图35-图38中，位置P表示fθ2透镜112的射出面位置；横轴上的“0”表示多面反射镜80的反射面位置。这里，图35示出了偏转向图33中最上面位置的光束Ly；图36示出了偏转向图33中从上面数第二位置的光束Lm；图37示出了偏转向图33中从上面数第三位置的光束Lc；图38示出了偏转向图33中最下面位置的光束Lk。在第四实施例中，表示在像面附近通过fθ透镜的主扫描方向的中央位置的光线中主光线间距离的座标图位于第一象域；通过fθ透镜主扫描方向的两端位置的光束中的主光线间距离位于第四象域。如图35-图38所示，在多面反射镜和像面之间，在主扫描方向中央部位上，越接近像面，主光线间距离越增加，在两端部，越接近像面，主光线间距离越减小，通过进行这样的平衡，从而比第一实施例和第二实施例更能抑制在像面位置变动时的主光线间隔的变动。图39是本实施例中fθ1透镜111在副扫描方向上的光焦度分布示意图；图40是本实施例中fθ2透镜112在副扫描方向上的光焦度分布示意图。
图41表示在本实施例中，对fθ1透镜111和fθ2透镜112中的某个透镜面，是否应该形成自由曲面的研究结果的示意图，其中该自由曲面具有作用在导向多个感光体的所有光束上的光焦度。在图41中，最上面表示使全部透镜面曲率发生变化的情况；其他的表示使两个透镜面曲率发生变化的情况，按照评价函数变小的顺序排列。评价函数是对各个光学特性与作为目标的光学特性之间的差进行加权处理所得值的平方和，优选小的评价函数。根据该图所示的结果可知，当采用本实施例所示的共有光学元件时，在使两个透镜面曲率变化时，使多面反射镜一侧的透镜面曲率变化的构成具有最好的光学特性。
以上利用优选实施例对本发明做了详细说明，但只要不脱离本发明的发明构思和范围的各种变形和改进，对于本领域技术人员来说都是显而易见的。
附图标记说明7偏转前光学系统 80多面反射镜110 fθ透镜 111 fθ1透镜112 fθ2透镜120y-120k 柱面透镜140y-140k多面反射镜
权利要求
1.一种光扫描装置，用于在主扫描方向上将光源的光束向多个感光体的各个感光面扫描，包括旋转偏转器，通过利用在旋转方向上对应于所述多个感光体的各个感光体而排列的多个反射面使入射光束反射偏转，从而使该入射光束在所述主扫描方向上扫描，其中，所述多个反射面的各个反射面相对于所述旋转偏转器的旋转轴的倾斜角度被设置成与各个反射面所对应的感光体适应的角度；偏转前光学系统，对光源的光进行整形使其形成规定截面形状的光束，并导向所述旋转偏转器，而且，在该旋转偏转器的反射面附近在副扫描方向上使光束会聚；以及偏转后光学系统，将通过所述旋转偏转器的多个反射面的各个反射面进行反射偏转的光束导向对应于各个反射面的感光体的感光面，其中，所述偏转后光学系统包括共有光学元件，所述共有光学元件向利用所述旋转偏转器反射偏转、并应该导向所述多个感光体的各个感光体的光束，根据该光束的入射位置分配光焦度，所述光焦度使通过所述偏转后光学系统导向所述感光面的光束在该感光面上具有规定的光学特性。
2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，规定的光学特性是指下列因素中的至少一个光束的束直径、扫描线的弯曲程度和相对于扫描范围的光束位置。
3.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，所述共有光学元件的所述旋转偏转器侧的焦点位于在所述共有光学元件的光轴方向上与所述旋转偏转器的反射面相比配置有该旋转偏转器的旋转轴的一侧。
4.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，从所述共有光学元件的副扫描方向的至少光轴位置到所述多个光源的光束的主光线通过的位置为止的范围的光焦度被设置为从主扫描方向的中央位置开始越向外侧越强。
5.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，所述共有光学元件的副扫描方向的光焦度被设置为从副扫描方向的中央位置开始越向外侧越弱。
6.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，所述共有光学元件包括在光轴方向上排列的多个透镜，所述多个透镜中的至少一个透镜中的至少一个透镜面，向利用所述旋转偏转器反射偏转、并应该导向所述多个感光体的各个感光体的光束，根据该光束的入射位置分配光焦度，所述光焦度使通过所述偏转后光学系统导向所述感光面的光束在该感光面上具有规定的光学特性。
7.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，所述偏转前光学系统对多个光源的光进行整形使其形成规定截面形状的光束，并导向所述旋转偏转器，而且，在比该旋转偏转器的反射面更靠近光束前进方向上游侧的位置上，在副扫描方向上使所述多个光源的光束交叉。
8.根据权利要求1所述的光扫描装置，包括多个光学元件，各个光学元件对应于所述多个感光体的各个感光体而配置在所述共有光学元件和各个感光体之间的光路上，具有根据各个光学元件所对应的感光体而设置的正光焦度。
9.根据权利要求8所述的光扫描装置，其中，所述多个光学元件配置在使入射光偏转向所述共有光学元件的光轴侧的位置上。
10.一种图像形成装置，包括根据权利要求1至9中任一项所述的光扫描装置；感光体，通过由所述光扫描装置扫描的光束而形成静电潜像；以及显影部，使形成在所述感光体上的静电潜像显影。
11.一种光扫描方法，用于在主扫描方向上将光源的光束向多个感光体的各个感光面扫描，包括以下步骤对光源的光进行整形使其形成规定截面形状的光束，并导向旋转偏转器，而且，在该旋转偏转器的反射面附近在副扫描方向上使光束会聚；通过所述旋转偏转器使入射光束反射偏转，从而使该入射光束在所述主扫描方向上扫描，其中，在旋转方向上对应于所述多个感光体的各个感光体配置有多个反射面的所述旋转偏转器中的该多个反射面的各个反射面相对于所述旋转偏转器的旋转轴的倾斜角度被设置成与各个反射面所对应的感光体适应的角度；通过共有光学元件向利用所述旋转偏转器反射偏转、并应该导向所述多个感光体的各个感光体的光束，根据该光束的入射位置分配光焦度，将通过该共有光学元件分配有光焦度的光束导向对应于各个反射面的感光体的感光面，其中，所述光焦度使导向所述感光面的光束在该感光面上具有规定的光学特性。
全文摘要
在主扫描方向上将光源的光束向多个感光体的各个感光面扫描的光扫描装置，可削减光学系统配置空间和提高扫描光的光学特性，包括旋转偏转器，利用在旋转方向上对应于各个感光体排列的多个反射面使入射光束反射偏转，使入射光束在主扫描方向上扫描，各个反射面相对于旋转偏转器的旋转轴的倾斜角度被设置成与各个反射面所对应的感光体适应的角度；偏转前光学系统，对光源的光进行整形使其成为规定截面形状的光束，并导向旋转偏转器，且在该旋转偏转器的反射面附近在副扫描方向上使光束会聚；偏转后光学系统，将通过所述旋转偏转器中各个反射面进行反射偏转的光束导向对应于各个反射面的感光体的感光面，其中，偏转后光学系统包括共有光学元件。
文档编号B41J2/47GK101082699SQ200710105290
公开日2007年12月5日 申请日期2007年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者白石贵志 申请人:株式会社东芝, 东芝泰格有限公司