專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)多束掃描裝置及成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掃描多個(gè)光束并能用于多滾筒式彩色打印機(jī)、多滾筒式彩色復(fù)印機(jī)、高速激光打印機(jī)、數(shù)字復(fù)印機(jī)等的光學(xué)多束掃描裝置，以及使用該光學(xué)多束掃描裝置的成像設(shè)備。
對(duì)應(yīng)于顏色分離顏色分量的多個(gè)成像單元以及光學(xué)掃描裝置(激光曝光裝置)用于諸如多滾筒式彩色打印機(jī)和多滾筒式彩色復(fù)印機(jī)之類(lèi)的成像設(shè)備中，該光學(xué)掃描裝置將對(duì)應(yīng)于上述顏色分量的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)也即多個(gè)激光束提供給上述圖像形成單元。
通常，光學(xué)掃描設(shè)備包括半導(dǎo)體激光元件、第一透鏡組、光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置和第二透鏡組。半導(dǎo)體激光元件是光源。第一透鏡組將從半導(dǎo)體激光元件發(fā)出的激光束的光束直徑聚焦到預(yù)定的尺寸。光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置將通過(guò)第一透鏡組聚焦的激光束朝著正交于記錄介質(zhì)傳送方向的方向連續(xù)反射。第二透鏡組通過(guò)光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置將偏轉(zhuǎn)的激光束聚焦到記錄介質(zhì)的預(yù)定位置。通常，通過(guò)光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的激光束的方向被作為主掃描方向示出，記錄介質(zhì)傳送的方向也即正交于主掃描方向的方向被作為次掃描方向示出。
當(dāng)光學(xué)掃描設(shè)備包括多個(gè)半導(dǎo)體激光元件以輸出多個(gè)激光束時(shí)，所述激光束通過(guò)光學(xué)元件彼此結(jié)合以形成匯聚的射束，并且所述的匯聚的射束是有助于潛像形成的原因。在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(JP-A)No.11-218699(引用文獻(xiàn)1)中公開(kāi)的光學(xué)多束掃描裝置可以作為結(jié)合多個(gè)光束以形成匯聚的射束的方法實(shí)例引用。
在JP-A No.11-218699中描述的光學(xué)多束掃描裝置表現(xiàn)出如下特性，在光通量穿過(guò)偏振光束分裂器后所述光通量被歸入偏轉(zhuǎn)平面，并且在兩個(gè)光通量即將入射到偏振光束分裂器之前，偏轉(zhuǎn)平面從包括兩個(gè)光通量的平面傾斜。如圖2a和2b所示，光學(xué)多束掃描裝置包括至少兩個(gè)發(fā)光部分301、偶聯(lián)透鏡302、孔303、偏振光束分裂器305、反射器308和成像光學(xué)元件309。
孔徑303設(shè)置在偶聯(lián)透鏡302和偏振光束分裂器305之間?？讖?03的內(nèi)孔303a具有圖3所示的形狀。特別地，當(dāng)從發(fā)光部分301發(fā)出的兩個(gè)光束的射束中心在內(nèi)孔303a的中心重疊時(shí)，孔徑303的內(nèi)孔303a如此形成以使得其具有比兩個(gè)光束彼此重疊部分小的圓環(huán)形狀。也即，該孔徑303的內(nèi)孔303a如此安置以使其比大致橢圓形的光束彼此結(jié)合的范圍要小。即，將孔徑303的內(nèi)孔303a設(shè)置得小于具有大致橢圓形的光束相互重疊的范圍，所述橢圓形由超過(guò)1/e2峰值強(qiáng)度所確定。
然而，在傳統(tǒng)的光學(xué)多束掃描裝置中存在以下問(wèn)題。
由于孔徑303的內(nèi)孔303a形成得比從發(fā)光部301發(fā)出的兩個(gè)光束彼此重疊的部分要小，所以從每個(gè)發(fā)光部301發(fā)出的光量多半不被使用。因此，光學(xué)效率減少了，并且來(lái)自每個(gè)發(fā)光部分301的光不能被有效使用。
由于大部分入射光束通過(guò)孔徑303被排除，所以考慮到光束的被排除部分，必須使用具有大光量的發(fā)光部分301。
由于輻射角度特征取決于光束，所以有時(shí)圖像表面上的主掃描光束直徑與次掃描光束直徑不同。圖像表面上的強(qiáng)度分布取決于光束，并且有時(shí)當(dāng)細(xì)線僅僅由一個(gè)射束形成時(shí)，線的尺寸發(fā)生變化。
進(jìn)一步，還存在用于通過(guò)用波片使光束偏振來(lái)結(jié)合光束的機(jī)構(gòu)。然而，在這種情況下，由于必需將至少兩個(gè)波片插入到光學(xué)路徑中，所以成本增加了。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，在本發(fā)明中改進(jìn)了孔徑機(jī)構(gòu)和光束偏振方向。
在孔徑機(jī)構(gòu)中，該孔徑機(jī)構(gòu)的開(kāi)口這樣形成使其沿著橢圓形的短軸方向延伸到定義為強(qiáng)度不低于峰值強(qiáng)度的1/e2的區(qū)域外側(cè)，并且該孔徑機(jī)構(gòu)的開(kāi)口這樣形成使其沿橢圓形的拱點(diǎn)線方向向內(nèi)部變窄。
因此，光束的端部沿著橢圓形光束的拱點(diǎn)線方向從光源中除去，并且傳到光束區(qū)域除之外的光束包含橢圓形光束的短軸方向，以便形成用于潛像形成的功能光。因此，圖像表面的光束強(qiáng)度分配可以相對(duì)于主掃描方向和次掃描方向基本上以對(duì)稱(chēng)形狀形成，其允許當(dāng)不對(duì)稱(chēng)很強(qiáng)需消去時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題(在潛影形成期間寫(xiě)下直線時(shí)，依賴(lài)于方向和圖像質(zhì)量的降低，線的深度以及線的凹陷和投影問(wèn)題是不同的)從光源發(fā)出的光束的偏振方向布置成使其相對(duì)于朝著次掃描方向延伸的直線具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系或基本上對(duì)稱(chēng)的關(guān)系，同時(shí)這兩個(gè)激光束通過(guò)結(jié)合光學(xué)元件的光學(xué)路徑結(jié)合以彼此重疊。進(jìn)一步，光束的偏振方向如此布置以使其相對(duì)于朝著次掃描方向和主掃描方向延伸的直線都具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系或基本上對(duì)稱(chēng)的關(guān)系。在這種情況下，該光束通過(guò)提供孔徑機(jī)構(gòu)而不變窄，并且該光束直接用作功能光。
因此，在相對(duì)于次掃描方向具有對(duì)稱(chēng)性的光束中，或相對(duì)于次掃描方向和主掃描方向均具有對(duì)稱(chēng)性的光束中，由透射比的角度依賴(lài)所引起的光量不均勻在通過(guò)結(jié)合有光學(xué)元件的光學(xué)路徑所結(jié)合的兩個(gè)光束之間減少了。
如上所述，在從光源發(fā)出的除端部外沿著拱點(diǎn)線方向的光束中，由于功能光通過(guò)結(jié)合了短軸方向上甚至是光束區(qū)域之外而形成，所以光學(xué)效率提高了，通過(guò)以相對(duì)于次掃描方向和主掃描方向基本上對(duì)稱(chēng)的形狀形成光束強(qiáng)度分配，光斑(旁波瓣)減少了，并且可以形成好的光束。由于不需要昂貴的波片，所以可以實(shí)現(xiàn)成本降低。
進(jìn)一步，在相對(duì)于次掃描方向具有對(duì)稱(chēng)性的光束中，或在相對(duì)于次掃描方向和主掃描方向均具有對(duì)稱(chēng)性的光束中，由透射比的角度依賴(lài)所引起的光量不均勻可以減少，當(dāng)由多個(gè)光束在單滾筒中形成潛像時(shí)，以及當(dāng)相同的潛像平行地形成于多個(gè)滾筒時(shí)，通過(guò)每個(gè)激光束在滾筒的表面上平行地形成的線深度不會(huì)產(chǎn)生起伏，并且可以使該線路的深度均勻。由柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)引起的并且其中隨著偏轉(zhuǎn)角增加透射比減少的現(xiàn)象可以得到扼制。
在這種情況下，由于該光束通過(guò)提供孔徑機(jī)構(gòu)而不會(huì)變窄，所以透射比的減少可以最小化。由于不需要昂貴的波片，可以實(shí)現(xiàn)成本降低。
圖1是一個(gè)平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的孔徑；圖2是一個(gè)示意性平面圖，示出了傳統(tǒng)的光學(xué)多束掃描裝置；圖3是一個(gè)示意性側(cè)視圖，示出了傳統(tǒng)的光學(xué)多束掃描裝置；圖4是一個(gè)成像設(shè)備的示意性剖面圖，其中使用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)多束掃描裝置；圖5是一個(gè)示意性平面圖，示出了裝入圖4所示成像設(shè)備中的光學(xué)多束掃描裝置的光學(xué)部件的配置；圖6是當(dāng)圖5所示光學(xué)掃描設(shè)備沿著第一光源和光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置之間的系統(tǒng)的光軸剖開(kāi)時(shí)，該光學(xué)掃描設(shè)備的局部剖面圖；圖7是在次掃描方向上圖5所示光學(xué)掃描設(shè)備的局部剖面圖，并且圖7還是一個(gè)示出了朝著光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置的第一激光束到第四激光束的狀態(tài)的示意圖；圖8是當(dāng)圖5所示光學(xué)掃描設(shè)備在光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)角是0°的位置上時(shí)，該光學(xué)掃描設(shè)備的示意性剖面圖；圖9是一個(gè)平面圖和側(cè)視圖，示出了結(jié)合圖5所示光學(xué)掃描設(shè)備的鏡單元的激光束；圖10是一個(gè)示意性側(cè)視圖，示出了一個(gè)四光束掃描設(shè)備；圖11是一個(gè)示意圖，示出了激光二極管陣列的配置實(shí)例；圖12是一個(gè)側(cè)視圖，示出一偏振光束分裂器；圖13是一個(gè)平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的孔徑；圖14是一個(gè)圖表，示出了光學(xué)多面體旋角和透射比之間的關(guān)系；圖15是一個(gè)平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的孔徑；圖16是一個(gè)平面圖，示出了傳統(tǒng)的孔徑；圖17是一個(gè)圖表，示出了通過(guò)傳統(tǒng)孔徑的圖像表面光束強(qiáng)度分配；圖18是一個(gè)圖表，示出了借助根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的孔徑的圖像表面光束強(qiáng)度分配；
圖19是一個(gè)平面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的孔徑；圖20是一個(gè)圖表，示出了借助根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的孔徑的圖像表面光束強(qiáng)度分配；圖21是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例成像設(shè)備的示意性剖面圖；圖22是一個(gè)示意性平面圖，示出了結(jié)合到圖21所示成像設(shè)備的光學(xué)多束掃描裝置的光學(xué)部件的配置；以及圖23是一個(gè)示意性透視圖，示出了結(jié)合到圖21所示成像設(shè)備的光學(xué)多束掃描裝置的光學(xué)部件的配置。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，將在下面描述本發(fā)明的實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)多束掃描裝置和成像設(shè)備可用于多滾筒式彩色打印機(jī)、多滾筒式彩色復(fù)印機(jī)、高速激光打印機(jī)、數(shù)字復(fù)印機(jī)、單滾筒式單色打印機(jī)等等。在下面的描述中，在其中使用四光束或八光學(xué)掃描設(shè)備的多滾筒式彩色打印機(jī)將被作為第一實(shí)施例加以描述，并且在其中使用雙束光學(xué)掃描設(shè)備的單滾筒型單色打印機(jī)(單色成像裝置)將被作為第二實(shí)施例加以描述。
第一實(shí)施例首先，將要描述多滾筒式彩色打印機(jī)。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多滾筒式彩色打印機(jī)。通常將各種類(lèi)型的形成四種圖像數(shù)據(jù)和每個(gè)顏色分量圖像的四套裝置用于這種多滾筒式彩色打印機(jī)。該圖像數(shù)據(jù)按顏色分成Y(黃色)、M(品紅色)、C(青藍(lán)色)和B(黑色)各個(gè)顏色分量。該圖像對(duì)應(yīng)于Y、M、C和B形成各顏色分量。因此，每個(gè)顏色分量的圖像數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于每個(gè)顏色分量的裝置通過(guò)將Y、M、C和B加上各參考數(shù)字來(lái)識(shí)別。
如圖4所示，彩色打印機(jī)100包括第一到第四成像單元50Y、50M、50C和50B，其中圖像按各分色的顏色分量(即Y、M、C和B)形成。
成像單元50Y、50M、50C和50B在光學(xué)多束掃描裝置1下面順序地排列成一列，以便對(duì)應(yīng)于如下位置，該位置是分別相應(yīng)于顏色分量圖像的激光束LY、LM、LC和LB通過(guò)光學(xué)多束掃描裝置1中第三反射鏡37Y、37M和37C以及第一反射鏡33B入射的位置，上述光學(xué)多束掃描裝置1將參照?qǐng)D5到9在下面論及。
傳送由各成像單元50Y、50M、50C和50B形成的圖像的傳送帶52布置在成像單元50Y、50M、50C和50B之下。
傳送帶52圍繞著皮帶傳動(dòng)輥56和張力輥54輸送。該皮帶傳動(dòng)輥56通過(guò)馬達(dá)(未示出)朝著箭頭方向旋轉(zhuǎn)，并且該傳送帶52在皮帶傳動(dòng)輥56旋轉(zhuǎn)的方向上以預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)。
各成像單元50Y、50M、50C和50B為圓柱形滾筒的形狀，同時(shí)可以沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)。該成像單元50Y、50M、50C和50B分別具有光電導(dǎo)體滾筒58Y、58M、58C和58B，在該光電導(dǎo)體滾筒58Y、58M、58C和58B上通過(guò)光學(xué)掃描設(shè)備和它的激光束形成對(duì)應(yīng)于各圖像的靜電潛像。
帶電裝置60(Y、M、C和B)、顯影裝置62(Y、M、C和B)、轉(zhuǎn)印裝置64(Y、M、C和B)、清潔器66(Y、M、C和B)和電荷除去裝置68(Y、M、C和B)按照沿著光電導(dǎo)體滾筒58旋轉(zhuǎn)方向的順序布置在各光電導(dǎo)體滾筒58Y、58M、58C和58B的周?chē)щ娧b置60給光電導(dǎo)體滾筒58的表面提供預(yù)定的電位。顯影裝置62通過(guò)提供對(duì)應(yīng)于在光電導(dǎo)體滾筒58表面上形成的靜電潛像的彩色色粉實(shí)施顯影。轉(zhuǎn)印裝置64通過(guò)傳送帶52與光電導(dǎo)體滾筒58相對(duì)，并且該轉(zhuǎn)印裝置64將光電導(dǎo)體滾筒58上的色粉圖像轉(zhuǎn)印到傳送帶52或記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)即通過(guò)傳送帶52傳送的記錄紙P。在色粉圖像通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置64轉(zhuǎn)印之后，清潔器66除去保持在光電導(dǎo)體滾筒58上的色粉。在色粉圖像通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置64轉(zhuǎn)印之后，電荷除去裝置68除去保持在光電導(dǎo)體滾筒58上的電位。
激光束LY、LM、LC和LB通過(guò)分別結(jié)合兩個(gè)激光束形成。經(jīng)結(jié)合的激光束LY、LM、LC和LB通過(guò)反射鏡37Y、37M、37C和33B引導(dǎo)到光電導(dǎo)體滾筒58上，并在次掃描方向上分別分成兩束。各激光束LY、LM、LC和LB在帶電裝置60和顯影裝置62之間入射。
紙盒70布置在傳送帶52下面。記錄介質(zhì)(即記錄紙P)保存在紙盒70中，其中由成像單元50形成的圖像轉(zhuǎn)印到該記錄介質(zhì)上。
通常是半月形的送紙輥72布置在紙盒70靠近張力輥54的一端。送紙輥72從一疊記錄紙P的上面一個(gè)接一個(gè)地取出保存在紙盒70中的記錄紙P。定位輥74布置在送紙輥72和張力輥54之間。定位輥74定位一張從紙盒70中取出的記錄紙P的前端，并且在成像單元50B中在光電導(dǎo)體滾筒58B上形成色粉圖像的前端。
吸附輥76布置在定位輥74和第一成像單元50Y之間，并且該吸附輥76通過(guò)傳送帶52與張力輥54的外圍相接觸。吸附輥76將預(yù)定的靜電吸附力提供給一張通過(guò)定位輥74在預(yù)定時(shí)間傳送的記錄紙P。吸附輥76和張緊輥54的軸線相互平行布置。
定位傳感器78和80布置在傳送帶52的一端，同時(shí)定位傳感器78和80與皮帶傳動(dòng)輥56夾著傳送帶52。定位傳感器78與80沿著皮帶傳動(dòng)輥56軸的方向彼此分離布置(由于圖4是前視圖，因此僅示出后傳感器80)。定位傳感器78和80感知在傳送帶52上或在通過(guò)傳送帶52傳送的記錄紙P上形成的圖像的位置。
傳送帶清潔器82布置為該傳送帶清潔器82與皮帶傳動(dòng)輥56夾著傳送帶52。該傳送帶清潔器82將附著于傳送帶52上的色粉或記錄紙P的紙粉除去。
固定裝置84沿著如下方向布置在該方向上通過(guò)傳送帶52傳送的記錄紙P與張力輥56分離并進(jìn)一步傳送。在固定裝置84中，轉(zhuǎn)印到記錄紙P的色粉圖像被固定在記錄紙P上。
圖5示出了用于圖4所示彩色成像設(shè)備的光學(xué)多束掃描裝置。通常如下四套裝置用于圖4所示的成像設(shè)備，這四套裝置形成四種分色成各顏色分量Y、M、C和B的圖像數(shù)據(jù)顏色，并且圖像在各顏色分量上對(duì)應(yīng)于Y、M、C和B。因此，如圖4一樣，各顏色分量的圖像數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于各顏色分量的裝置通過(guò)將Y、M、C和B添加上各自的參考數(shù)字來(lái)識(shí)別。
如圖5所示，該光學(xué)多束掃描裝置包括僅僅一個(gè)作為偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5。該偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將激光束從作為光源的激光元件向著布置在預(yù)定位置的圖像表面以預(yù)定的線速度偏轉(zhuǎn)出來(lái)，該預(yù)定位置即圖4所示的第一到第四成像單元50Y、50M、50C和50B中的光電導(dǎo)體滾筒58Y、58M、58C和58B的各預(yù)定位置。在下文中激光束被光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)方向?qū)⒆鳛橹鲯呙璺较蚴境觥?br>
該光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5包括一個(gè)光學(xué)多面體主體5a和一個(gè)馬達(dá)(未示出)。在該光學(xué)多面體主體5a中，八個(gè)平面反射鏡按正多邊形布置。馬達(dá)沿著主掃描方向以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)該光學(xué)多面體主體5a。例如，該光學(xué)多面體主體5a由鋁構(gòu)成。光學(xué)多面體主體5a的各反射面沿著包括光學(xué)多面體主體5a進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方向的表面進(jìn)行切割，上述表面也即正交于主掃描方向的表面，上述方向即次掃描方向。然后，諸如SiO2之類(lèi)的表面保護(hù)層揮發(fā)在該切割面上以形成該光學(xué)多面體主體5a。
柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)30包括布置在光偏轉(zhuǎn)裝置5和圖像表面之間的第一和第二成像透鏡30a和30b、僅一個(gè)水平同步檢測(cè)器23、僅一個(gè)水平同步反射鏡25等等。第一和第二成像透鏡30a和30b通過(guò)光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面給朝著預(yù)定方向偏轉(zhuǎn)的激光束賦予預(yù)定的光學(xué)特性。水平同步檢測(cè)器23檢測(cè)每一個(gè)在柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)30中從第二成像透鏡30b發(fā)出的已結(jié)合的激光束LY、LM、LC和LB是否達(dá)到了位于圖像記錄區(qū)域前端的預(yù)定位置。水平同步反射鏡25布置在柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)30和水平同步檢測(cè)器23之間。在枉偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)30中穿過(guò)至少一個(gè)透鏡的四乘二個(gè)已結(jié)合的激光束L(Y、M、C和B)的一部分通過(guò)水平同步反射鏡25朝著水平同步檢測(cè)器23反射。在由水平同步反射鏡25反射的四乘二個(gè)已結(jié)合的激光束L的部分中，沿著主掃描方向的激光束和沿著次掃描方向的激光束都向水平同步檢測(cè)器23反射。
下面，將詳細(xì)描述布置在光源和光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的激光元件之間的預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)。
光束掃描裝置1具有第一到第四光源3Y、3M、3C和3B(MM是一個(gè)正整數(shù)，并且在這種情況下M是4)，該第一到第四光源產(chǎn)生激光束，所述的激光束對(duì)應(yīng)于分色為顏色分量的圖像數(shù)據(jù)。第一到第四光源3Y、3M、3C和3B的每一個(gè)包括滿(mǎn)足Ni(i為正整數(shù))的第一和第二(N1＝N2＝N3＝N4＝2)個(gè)激光元件。
第一到第四光源3Y、3M、3C和3B分別包括對(duì)應(yīng)于Y的黃色的第一激光3Ya和黃色的第二激光3Yb(即黃色圖像)、對(duì)應(yīng)于M的品紅色的第一激光3Ma和品紅色的第二激光3Mb(即品紅色圖像)、對(duì)應(yīng)于C的青色的第一激光3Ca和青色的第二激光3Mb(即青色圖像)以及對(duì)應(yīng)于B的黑色的第一激光3Ba和黑色的第二激光3Bb(即黑色圖像)。激光束LYa和LYb、LMa和LMb、LCa和LCb或LBa和LBb的每一部分從第一和第二激光元件發(fā)出。
預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)7Y、7M、7C和7B分別布置在激光元件3Ya、3Ma、3Ca以及3Ba和光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5之間。預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)7將從光源3Ya、3Ma、3Ca和3Ba發(fā)出的激光束LYa、LMa、LCa和LBa的每個(gè)截面光束點(diǎn)形狀布置為預(yù)定形狀。
該預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)7Y將通過(guò)使用從黃色的第一激光3Ya到光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的激光束LYa(其表示激光束L)來(lái)進(jìn)行描述。
有限焦點(diǎn)透鏡9Ya給從黃色第一激光3Ya放射出的發(fā)散激光束預(yù)定的會(huì)聚，以及孔徑10Ya將截面的光束形狀調(diào)整為所述激光的預(yù)定形狀。在穿過(guò)孔徑10Ya的激光束LYa中，該預(yù)定會(huì)聚通過(guò)混合柱面透鏡11Y進(jìn)一步僅僅給向次掃描方向，然后該激光束LYa被引導(dǎo)向光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5。
偏振光束分裂器12Y插入在有限焦點(diǎn)透鏡9Ya和混合柱面透鏡11Y之間。偏振光束分裂器12Y在后面將詳細(xì)描述。有限焦點(diǎn)透鏡9Yb和孔徑10Yb布置在黃色的第二激光3Yb和偏振光束分裂器12Y之間。該有限焦點(diǎn)透鏡9Yb和孔徑10Yb將從黃色的第二激光3Yb發(fā)出的激光束LYb賦予預(yù)定的會(huì)聚。
該激光束LYa和LYb通過(guò)偏振光束分裂器12Y基本結(jié)合成一個(gè)激光束。該激光束LYa和LYb在次掃描方向上具有預(yù)定的束間距。各激光束LYa和LYb穿過(guò)激光結(jié)合鏡單元13，并被導(dǎo)向光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5，所述的激光結(jié)合鏡單元13參照?qǐng)D9稍后進(jìn)行描述。
對(duì)于激光束LYa的這種情況，參照M(品紅)，有限焦點(diǎn)透鏡9Ma、孔徑10Ma、混合柱面透鏡11M、偏振光束分裂器12M、品紅色的第二激光3Mb、有限焦點(diǎn)透鏡9Mb和孔徑10Mb布置在品紅色的第一激光3Ma和激光結(jié)合鏡單元13之間。參照C(青色)，有限焦點(diǎn)透鏡9Ca、孔徑10Ca、混合柱面透鏡11C、偏振光束分裂器12C、青色的第二激光3Cb、有限焦點(diǎn)透鏡9Cb和孔徑10Cb布置在青色的第一激光3Ca和激光結(jié)合鏡單元13之間。參照B(黑色)，有限焦點(diǎn)透鏡9Ba、孔徑10Ba、混合柱面透鏡11B、偏振光束分裂器12B、黑色的第二激光3Bb、有限焦點(diǎn)透鏡9Bb和孔徑10Bb布置在黑色的第一激光3Ba和激光結(jié)合鏡單元13之間。光源3、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)7和激光結(jié)合鏡單元13整體地由鋁合金等制成的保持部件15容納。
單個(gè)透鏡被用作有限焦點(diǎn)透鏡9a和有限焦點(diǎn)透鏡9b，在該單個(gè)透鏡中UV硬化塑料非球面透鏡(未示出)被結(jié)合到球面玻璃透鏡或非球面玻璃透鏡上。
圖6是一個(gè)局部剖面圖，示出了當(dāng)從次掃描方向上查看光學(xué)路徑并同時(shí)省略反射鏡等時(shí)，位于預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)7中的偏振光束分裂器12和光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面之間的光學(xué)路徑。在圖6，僅僅示出了一個(gè)激光束LY(LYa)的光學(xué)元件作為代表。
混合柱面透鏡11Ya由PMMA柱面透鏡和玻璃柱面透鏡19Ya形成。柱面透鏡17Ya和柱面透鏡19Ya在次掃描方向上具有基本上平滑的曲率。在PMMA柱面透鏡17Ya中，與空氣接觸的表面基本上形成為平面。
在從激光結(jié)合鏡單元13的反射面13M、13C和13B到圖6中示出的預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)7內(nèi)的光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的范圍內(nèi)，圖7示出了激光束LM、LC和LB。激光束LM、LC和LB從正交于光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5反射面的旋轉(zhuǎn)軸的方向(次掃描方向)入射到光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面。激光束LY包括LYa和LYb，LM包括LMa和LMb，LC包括LCa和LCb，LB包括LBa和LBb。
從圖7可以看到，激光束LY、LM、LC和LB沿著平行于光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5反射面的旋轉(zhuǎn)軸的方向以不同的間隔被導(dǎo)向光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5。激光束LM和LC以非對(duì)稱(chēng)的方式相對(duì)于下述平面被導(dǎo)向光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面，所述的平面包括反射面次掃描方向的中心，同時(shí)正交于光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5反射面的旋轉(zhuǎn)軸，也即包括光學(xué)多束掃描裝置1系統(tǒng)的光軸的平面。對(duì)于在光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5每個(gè)反射面上的激光束LY、LM、LC和LB當(dāng)中的距離，LY和LM間的距離是3.20mm，LM和LC間的距離是2.70mm，以及LC和LB間的距離是2.30mm。
圖8示出了布置在光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5和光電導(dǎo)體滾筒58之間的光學(xué)元件，即當(dāng)在光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)角是0°的位置上朝著次掃描方向觀測(cè)光學(xué)多束掃描裝置1時(shí)，該光學(xué)多束掃描裝置1中的圖像表面。
如圖8所示，第一反射鏡33Y、33M、33C和33B，第二反射鏡35Y、35M和35C，以及第三反射鏡37Y、37M和37C布置在柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)30的第二成像透鏡30b和圖像表面之間。第一反射鏡33Y、33M、33C和33B將穿過(guò)第二成像透鏡30b的四乘二個(gè)激光束LY、LM、LC和LB朝著圖像表面反射。第二反射鏡35Y、35M和35C以及第三反射鏡37Y、37M和37C進(jìn)一步反射從第一反射鏡33Y、33M和33C反射出的激光束LY、LM和LC。從圖8中可以看到，對(duì)應(yīng)于B(黑色)圖像的激光束LB從第一反射鏡33B反射并被導(dǎo)向圖像表面，而未被其他鏡反射。
保護(hù)光學(xué)多束掃描裝置1內(nèi)部以防止灰塵的防塵玻璃39Y、39M、39C和39B布置在圖像表面和第三反射鏡37Y、37M及37C和第一反射鏡33B之間，并且布置在從第三反射鏡37Y、37M和37C以及第一反射鏡33B反射出的八個(gè)(四乘二)激光束LY、LM、LC和LB從光學(xué)多束掃描裝置1輸出的位置。
圖9示出了激光結(jié)合鏡單元13，該激光結(jié)合鏡單元13將第一到第四已結(jié)合的激光束LY、LM、LC和LB作為一束激光束引導(dǎo)到光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的每個(gè)反射面。
該激光結(jié)合鏡單元13包括第一到第三反射鏡13M、13C和13B，第一到第三反射鏡保持部分13α、13β和13γ以及基座13a。鏡的數(shù)量比可成像顏色分量的數(shù)量(分色的顏色數(shù)量)少一個(gè)。第一到第三反射鏡保持部分13α、13β和13γ保持第一到第三反射鏡13M、13C和13B。基座13a保持第一到第三反射鏡保持部分13α、13β和13γ。如上所述，從光源3Y發(fā)出的激光束LY(即黃色的第一激光3Ya和黃色的第二激光3Yb)直接被導(dǎo)向光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的反射面。
然后，參照?qǐng)D5和8將描述從光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的光學(xué)多面體鏡5a反射出的激光束L、通過(guò)柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)30輸出到光學(xué)多束掃描裝置1之外的每個(gè)激光束LY、LM、LC和LB的傾斜度、以及反射鏡33B、37Y、37M和37C之間的關(guān)系。
如上所述，該激光束LY、LM、LC、LB通過(guò)第一反射鏡33Y 33Y、33M、33C和33B朝著預(yù)定的方向反射，所述的激光束LY、LM、LC、LB從光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5的光學(xué)多面體5a反射并通過(guò)第一和第二成像鏡30a和30b而被賦予預(yù)定的像差特性。
在這一點(diǎn)上，激光束LB通過(guò)第一反射鏡33B反射并通過(guò)防塵玻璃39B直接導(dǎo)向光電導(dǎo)體滾筒58b。另一方面，激光束LY、LM和LC被導(dǎo)向第二反射鏡35Y、35M和35C，并且通過(guò)第二反射鏡35Y、35M和35C朝著第三反射鏡37Y、37M和37C反射。然后，激光束LY、LM和LC被第三反射鏡37Y、37M和37C反射，并通過(guò)防塵玻璃39Y、39M和39C以基本上均勻的間隔聚焦到光電導(dǎo)體滾筒上。在這種情況下，通過(guò)第一反射鏡33B反射的激光束LB以及靠近激光束LB的激光束LC以基本上均勻的間隔聚焦到光電導(dǎo)體滾筒上。
激光束LB僅由反射鏡33B反射，并且在通過(guò)光學(xué)多面體5a偏轉(zhuǎn)之后從光學(xué)多束掃描裝置1朝著光電導(dǎo)體滾筒58輸出。因此，基本上僅由一個(gè)反射鏡33B引導(dǎo)的激光束LB是安全的。
光學(xué)多束掃描裝置1包括八個(gè)光源3，并且在偏振光束分裂器的結(jié)合由光束完成，所述的光束形成相同的潛像。如圖10所示，形成不同圖像的光束的結(jié)合可通過(guò)偏振分裂器完成。
在這種情況下，如同光學(xué)多束掃描裝置1一樣，該光束由四種光束LY、LM、LC和LB形成。
發(fā)射光束LB和LM的多個(gè)激光二極管的接合表面相對(duì)于次掃描方向向相同的方向傾斜。發(fā)射光束LC和LY的多個(gè)激光二極管的接合表面相對(duì)于次掃描方向向與發(fā)射光束LB和LM的多個(gè)激光二極管的接合表面相反的方向傾斜，同時(shí)發(fā)射光束LB和LM的多個(gè)激光二極管的接合表面的傾斜角與發(fā)射光束LC和LY的多個(gè)激光二極管的接合表面的傾斜角相等。光束LB和LM以及光束LC和LY入射到具有偏振光束分裂器表面的光學(xué)路徑結(jié)合光學(xué)元件12中，所述的偏振光束分裂器表面輸出偏振方向相對(duì)于次掃描方向傾斜45°的光束。由于偏振方向平行于接合表面延伸的方向，所以激光束LB、LM、LC和LY的偏振方向相對(duì)于次掃描方向變得對(duì)稱(chēng)。
從激光二極管發(fā)出的光束LB和LM在形成不同潛像的每個(gè)光束中沿著次掃描方向以不同的高度入射到偏振光束分裂器表面之一，所述激光二極管的接合表面向相同的方向傾斜。從第二激光二極管發(fā)出的光束LC和LY在形成不同潛像的每個(gè)光束中沿著次掃描方向以不同的高度入射到偏振光束分裂器的對(duì)向表面，所述第二激光二極管的接合表面向相反的方向傾斜。光束的偏振方向在偏振光束分裂器表面上彼此靠近并形成不同的潛像，該光束的偏振方向以彼此不同的方式布置。
因此，在光束LB和LM以及激光束LC和LY入射到偏振光束分裂器之前，激光束之間的間隔可以在布置普通鏡的位置沿著次掃描方向變寬，以便通過(guò)用普通鏡將光束LB和LM以及激光束LC和LY朝著主掃描方向反射而結(jié)合主掃描方向光學(xué)路徑。進(jìn)一步，超過(guò)50％的透射比和超過(guò)50％的反射比可以在光束LB和LM以及激光束LC和LY中獲得。
在激光束與半鏡結(jié)合之后，光學(xué)多束掃描裝置1可以具有八個(gè)光源3并具有如圖10所示的配置。在這種情況下，由于形成相同潛像的光束的偏振方向被對(duì)準(zhǔn)，所以在用于形成相同潛像的發(fā)射光束的激光二極管中，接合表面向與次掃描方向相同的方向傾斜。
在具有以上描述配置的多滾筒式彩色打印機(jī)中，在實(shí)施例中尤其對(duì)孔徑10進(jìn)行了改進(jìn)。在這種情況下，通過(guò)孔徑10處理的光束沒(méi)有使用波片。
光源3包括發(fā)射偏振長(zhǎng)光束的激光二極管陣列。特別地，從該激光二極管陣列發(fā)出的光束變?yōu)闄E圓形的光束(參見(jiàn)圖1)，并且光束的偏振方向朝著輻射角小的方向(短軸方向)取向。
圖11示出了兩個(gè)激光二極管陣列發(fā)光的點(diǎn)的布置。在圖11中，兩個(gè)激光二極管陣列的發(fā)光的點(diǎn)彼此重疊，以使得兩個(gè)激光二極管陣列的偏振方向相對(duì)于次掃描方向具有相同的角度并且所述的偏振方向彼此相反。特別地兩個(gè)激光二極管陣列布置或使得兩個(gè)激光束的偏振方向相對(duì)于朝著次掃描方向延伸的直線變成對(duì)稱(chēng)的關(guān)系或變成基本上對(duì)稱(chēng)的關(guān)系，同時(shí)使得其通過(guò)偏振光束分裂器12結(jié)合以彼此重疊，上述兩個(gè)激光束從兩個(gè)激光二極管陣列發(fā)出并被結(jié)合。
偏振光束分裂器12是結(jié)合光學(xué)元件的光學(xué)路徑，并且偏振光束分裂器12如圖12所示形成。特別地，該偏振光束分裂器12由兩個(gè)棱鏡結(jié)合形成，并且每個(gè)棱鏡的邊界面成為該偏振光束分裂器表面。該偏振光束分裂器表面以相對(duì)于朝著次掃描方向延伸的直線呈45°偏振角的方向傳送入射到偏振光束分裂器表面的入射光束，并且該偏振光束分裂器表面不傳送具有垂直于透射光束偏振角的偏振角的入射光束。具有偏振依賴(lài)性的光學(xué)元件的偏振光束分裂器表面可以由鍍有電介質(zhì)材料的平面形成。偏振光束分裂器12可能由電介質(zhì)立方光束分裂器形成。當(dāng)兩個(gè)激光束通過(guò)使用作為結(jié)合光學(xué)元件的光學(xué)路徑的半鏡而被結(jié)合時(shí)，可能使用鍍有電介質(zhì)材料的鏡。
兩個(gè)激光束的偏振角設(shè)置成使其朝著相對(duì)于朝次掃描方向延伸的直線相反的方向以相同角度傾斜的原因是，主掃描方向和次掃描方向上的光束直徑在圖像表面上相等，同時(shí)將被傳送的光束的透射比基本上等于將被反射的光束的反射比。
因此，偏振光束分裂器表面?zhèn)魉拖鄬?duì)于次掃描方向偏振方向?yàn)?5°的幾乎100％的激光束，并且偏振光束分裂器表面反射垂直于所傳送激光束偏振方向的幾乎100％的光束。當(dāng)在入射激光束偏振方向和朝著次掃描方向延伸的直線之間形成的角度被設(shè)置為α?xí)r，COS(α-45°)的部分分別被反射和被傳送。該α未必總是45°，并且該α依賴(lài)于激光二極管陣列安裝角度的差值略微偏離45°。
例如，由于在激光束(該激光束的光束范圍通過(guò)圖13中的實(shí)線示出)的偏振方向和通過(guò)偏振光束分裂器12傳送的激光束的偏振方向之間形成的角度是(α-45°)，所以COS(α-45°)的部分在入射光束中傳送，并且入射光束的剩余部件被反射。
在圖13中，由于在激光束(該激光束的光束范圍通過(guò)虛線示出)的偏振方向和通過(guò)偏振光束分裂器12反射的激光束的偏振方向之間形成的角度是(α-45°)，所以COS(α-45°)的部分在入射光束中反射，并且入射光束的剩余部件被傳送。
由于該光束從偏振光束分裂器12發(fā)出，同時(shí)偏振方向相對(duì)于次掃描方向大約45°傾斜，所以即使該發(fā)出的光束在通過(guò)光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5偏轉(zhuǎn)之后通過(guò)傳送光學(xué)系統(tǒng)傳送，該光束也具有依賴(lài)于透射比的小角度。這是因?yàn)镻波和S波中的透射比角度依賴(lài)性的曲線在圖14中示出，并且透射比的角度依賴(lài)性基本上成為這些曲線的平均值，以便偏振角傾斜45°以扼制透射比中的波動(dòng)的光束。
該光束相對(duì)于上述描述的次掃描方向具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系，并且期望該光束相對(duì)于主掃描方向具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系，以便獲得良好的光束強(qiáng)度分配。
在光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置5中，通過(guò)相對(duì)于次掃描方向在光束之間形成的對(duì)稱(chēng)關(guān)系，在互相鄰近的光束中偏振方向彼此不同。
孔徑10按下述形成如1和15所示，孔徑10的開(kāi)口10a在長(zhǎng)孔中形成，長(zhǎng)開(kāi)口10a的拱點(diǎn)線方向形成得比激光束的區(qū)域長(zhǎng)，同時(shí)從光源安置到激光束的偏振方向(短軸)。特別地，當(dāng)該區(qū)域?qū)τ诩す馐姆逯祻?qiáng)度由1/e2定義時(shí)，形成開(kāi)口10a的拱點(diǎn)線方向同時(shí)變寬到該區(qū)域之外。這是因?yàn)榘l(fā)出激光束的形狀通過(guò)接受在激光束次方向漏泄出該區(qū)域的激光束而形成，同時(shí)在激光束的拱點(diǎn)線方向的兩個(gè)端部均在對(duì)于激光束的峰值強(qiáng)度由1/e2定義的區(qū)域中進(jìn)行切割。在對(duì)于激光束的峰值強(qiáng)度由1/e2定義的橢圓形區(qū)域的拱點(diǎn)線方向中，該激光束形成同時(shí)收窄到開(kāi)口10a的內(nèi)部。
孔徑10的開(kāi)口10a形成為六邊形。開(kāi)口10a在短軸方向上的兩邊均彼此平行安置，同時(shí)作為激光束短軸方向的寬度具有基本上相同的尺寸。開(kāi)口10a的拱點(diǎn)線方向形成為三角形。當(dāng)該三角形的形狀或尺寸變化時(shí)，圖像表面光束強(qiáng)度以小幅度變化。因此，通過(guò)精細(xì)地校準(zhǔn)該三角形的形狀或尺寸來(lái)發(fā)現(xiàn)圖像表面光束強(qiáng)度變?yōu)榱己脿顟B(tài)的點(diǎn)。激光束強(qiáng)度對(duì)于截面強(qiáng)度分布中的峰值強(qiáng)度變?yōu)?/e2的點(diǎn)通過(guò)虛線表示。對(duì)于峰值強(qiáng)度由1/e2定義的區(qū)域具有相對(duì)于次掃描方向傾斜的橢圓形。該偏振方向設(shè)置為虛線的箭頭方向，即橢圓形的短軸方向。
當(dāng)該強(qiáng)度分布是高斯分布時(shí)，當(dāng)孔徑的開(kāi)口直徑與成像關(guān)系(目標(biāo)點(diǎn)、圖像表面、透鏡焦點(diǎn)、透鏡位置和孔徑位置)相等時(shí)，眾所周知在圖像表面的光束直徑減少了，而入射到孔徑的高斯分布的1/e2直徑增加了。在實(shí)施例中，當(dāng)該開(kāi)口的形狀相對(duì)于穿過(guò)光軸朝著次掃描方向延伸的直線是對(duì)稱(chēng)的時(shí)，圖像表面上對(duì)應(yīng)于傾斜的橢圓形拱點(diǎn)線方向朝著預(yù)定方向的光束直徑相對(duì)于圖像表面上對(duì)應(yīng)于短軸方向的光束直徑變小了。為了提高圖像表面的對(duì)稱(chēng)，必須朝著預(yù)定方向減少圖像表面上對(duì)應(yīng)于在孔徑表面上傾斜的橢圓形的短軸方向的光束直徑。
另一方面，當(dāng)入射到孔徑的強(qiáng)度分布與成像關(guān)系是常數(shù)時(shí)，還可知在圖像表面的光束直徑減少了，而孔徑的開(kāi)口直徑增加。
孔徑的開(kāi)口朝著橢圓形激光束的短軸方向變寬到對(duì)于峰值強(qiáng)度由1/e2定義的區(qū)域之外，并且該光束直徑朝著對(duì)應(yīng)于橢圓形短軸方向的方向減少了。因此，由孔徑表面強(qiáng)度分布不對(duì)稱(chēng)所引起的強(qiáng)度分布不對(duì)稱(chēng)可以在圖像表面被消除。
基于這種想法，在測(cè)定圖像表面光束強(qiáng)度分配變?yōu)榱己脿顟B(tài)的點(diǎn)的過(guò)程期間，已證實(shí)在主掃描方向和次掃描方向上的對(duì)稱(chēng)通過(guò)孔徑開(kāi)口的形成而得到提高，同時(shí)該開(kāi)口朝著橢圓形激光束的短軸方向變寬到對(duì)于峰值強(qiáng)度由1/e2定義的區(qū)域之外。其結(jié)果是如圖1和15所示的形狀。
然后，對(duì)于具有以上所述結(jié)構(gòu)的孔徑10的開(kāi)口10a的形狀檢查圖像表面光束強(qiáng)度分配。
為了與孔徑10的開(kāi)口10a的圖像表面光束強(qiáng)度分配相比較，還檢查傳統(tǒng)孔徑的開(kāi)口形狀的圖像表面光束強(qiáng)度分配。圖16和17示出了傳統(tǒng)孔徑的開(kāi)口形狀的圖像表面光束強(qiáng)度分配的實(shí)例。在這種情況下，如圖16所示，傳統(tǒng)孔徑的開(kāi)口形成得比所引用文獻(xiàn)1中描述的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)口(該開(kāi)口在兩個(gè)光束彼此重疊的部分直至極限時(shí)形成)要大，并檢查圖像表面光束強(qiáng)度分配。于是，獲得了如圖17所示的結(jié)果。在激光束的展開(kāi)角度中，設(shè)定θ⊥＝20°和θ″＝10°。該開(kāi)口在朝著θ″的方向上具有1/e2直徑的圓周中形成。在這點(diǎn)上由于漸暈，光學(xué)效率變?yōu)?9％，并且強(qiáng)度分布如圖17中圖像表面所示的那樣傾斜。圖17示出了具有等高線的圖像表面的強(qiáng)度分布。水平軸表示主掃描方向位置，并且垂直軸表示次掃描方向位置。
相反地，圖18示出了根據(jù)實(shí)施例孔徑10的開(kāi)口10a的圖像表面光束強(qiáng)度分配。在這種情況下，透射比變?yōu)?4％。根據(jù)實(shí)施例的孔徑10的透射比比傳統(tǒng)的孔徑的透射比大。進(jìn)一步，根據(jù)實(shí)施例的孔徑10優(yōu)于圖像表面上在強(qiáng)度分布的主掃描方向和次掃描方向上對(duì)稱(chēng)的傳統(tǒng)孔徑。從偏振光束分裂器發(fā)出的激光束的偏振方向相對(duì)于次掃描方向45°傾斜，即該激光束具有在P波和S波之間的中間透射比，以便能夠減少由于透射比的角度依賴(lài)性在柱偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生的光量的不均衡。當(dāng)強(qiáng)度分布的主掃描方向和次掃描方向上的不對(duì)稱(chēng)在圖像表面變強(qiáng)時(shí)，在潛影形成期間寫(xiě)下直線時(shí)，依賴(lài)于方向和圖像質(zhì)量的降低，有時(shí)該線的深度以及該線的凹陷和突起是不同的。然而，這可以通過(guò)提高強(qiáng)度分布中掃描方向和次掃描方向上的對(duì)稱(chēng)來(lái)消除。在圖1和15所示孔徑的情況下，均獲得圖18所示相同的結(jié)果。
在激光束通過(guò)偏振光束分裂器12結(jié)合之前，將具有上述配置的孔徑10提供到偏振光束分裂器12的光源3側(cè)，以使激光束變窄。也可以在激光束通過(guò)偏振光束分裂器12結(jié)合之后，使該激光束變窄。在這種情況下，孔徑10如圖19所示形成?？讖?0的開(kāi)口10b的形狀在結(jié)合了圖1和15所示的開(kāi)口10a的形狀中形成。
如圖19所示，為了增加透射比，孔徑的內(nèi)孔比對(duì)于激光束峰值強(qiáng)度由1/e2定義的區(qū)域要大。在這種情況下，如圖20所示，圖像表面上相對(duì)于主掃描方向和次掃描方向的光束強(qiáng)度分配變得不對(duì)稱(chēng)。然而，通過(guò)漸暈，透射比效率增加到41％。
當(dāng)普通半鏡用于結(jié)合光束時(shí)，所發(fā)出光束的光量變得比入射光束光量的一半少。當(dāng)光束的偏振方向彼此不同時(shí)，通過(guò)利用透射比和反射比主要取決于偏振方向的元件，所發(fā)出光束的光量可以變得比入射光束光量的一半多。當(dāng)偏振方向彼此相差90°時(shí)，效率可以最大化。
不使用昂貴的波片，或在激光束結(jié)合之后僅僅使用一個(gè)四分之一波片，以便實(shí)現(xiàn)成本降低。
在光學(xué)多束掃描裝置1中，提供孔徑10同時(shí)激光束的偏振方向被布置成使得其相對(duì)于朝著次掃描方向延伸的直線具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系或基本上具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系。然而，有可能不提供孔徑10。當(dāng)潛像由激光束形成(該激光束相對(duì)于次掃描方向?qū)ΨQ(chēng))但不提供孔徑10時(shí)，相對(duì)于次掃描方向?qū)ΨQ(chēng)的激光束在主掃描方向劃一條具有相同狀態(tài)的線。也即，即使該激光束相對(duì)于次掃描方向?qū)ΨQ(chēng)并傾斜，在激光束相對(duì)于次掃描方向?qū)ΨQ(chēng)時(shí)，兩激光束均在主掃描方向上劃出具有相同狀態(tài)的線并且諸如光量不均勻之類(lèi)的問(wèn)題均不產(chǎn)生。盡管難以劃出細(xì)線，但是可以形成其中不發(fā)生光量不均勻的潛像。于是，不使用四分之一波片和孔徑10，以便實(shí)現(xiàn)成本降低。
在激光束通過(guò)偏振光束分裂器12結(jié)合之后，當(dāng)激光束是圓周偏振時(shí)，在激光束通過(guò)偏振光束分裂器12結(jié)合之后，有時(shí)在光學(xué)路徑中提供四分之一波片。
第二實(shí)施例然后，將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中將描述在其中使用雙束光學(xué)掃描裝置的單滾筒型單色打印機(jī)(單色成像設(shè)備)。
圖21示出了在其中使用根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的雙束光學(xué)掃描裝置的單滾筒型單色打印機(jī)(單色成像設(shè)備)。
如圖21所示，成像設(shè)備200具有采用公知激光束打印機(jī)方法的成像單元250。
成像單元250布置在激光束L1和L2通過(guò)光束掃描裝置201的反射鏡233輸出的位置，所述光束掃描裝置201稍后將參照?qǐng)D22和23描述。
成像單元250以圓柱形滾筒形狀形成，同時(shí)可以朝著預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，并具有在其上對(duì)應(yīng)于每個(gè)圖像形成靜電潛像的光電導(dǎo)體滾筒258。帶電裝置260、顯影裝置262、轉(zhuǎn)印裝置264、清潔器266和電荷除去裝置268按照沿著光電導(dǎo)體滾筒258旋轉(zhuǎn)方向的順序布置在光電導(dǎo)體滾筒258周?chē)?。帶電裝置260向光電導(dǎo)體滾筒258的表面提供預(yù)定的電位。顯影裝置262通過(guò)提供對(duì)應(yīng)于在光電導(dǎo)體滾筒258表面上形成的靜電潛像的彩色色粉進(jìn)行顯影。轉(zhuǎn)印裝置264通過(guò)傳送帶52與光電導(dǎo)體滾筒258相對(duì)，并且該轉(zhuǎn)印裝置264將光電導(dǎo)體滾筒258上的色粉圖像轉(zhuǎn)印到傳送帶252或記錄介質(zhì)，該記錄介質(zhì)也即通過(guò)傳送帶252傳送的記錄紙P。在色粉圖像通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置264轉(zhuǎn)印之后，清潔器266除去殘留在光電導(dǎo)體滾筒258上的色粉。在色粉圖像通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置264轉(zhuǎn)印之后，電荷除去裝置268除去殘留在光電導(dǎo)體滾筒258上的電位。
由光束掃描裝置201的鏡233引導(dǎo)的激光束L1和L2入射在帶電裝置260和顯影裝置262之間。
紙盒270布置在光電導(dǎo)體滾筒258下面。記錄介質(zhì)(即記錄紙P)保存在紙盒270中，其中由成像單元50形成的圖像轉(zhuǎn)印到該記錄介質(zhì)上。
基本上為半月形的送紙輥272布置在紙盒270靠近張力輥254側(cè)的一端。送紙輥272從許多記錄紙P的上面一個(gè)接一個(gè)地取出保存在紙盒270中的記錄紙P。定位輥276布置在送紙輥272和光電導(dǎo)體滾筒258之間。定位輥274將一張從紙盒270中取出的記錄紙P的前端對(duì)齊，并且在光電導(dǎo)體滾筒258上形成色粉圖像的前端。
固定裝置284沿記錄紙P傳送的方向布置。在光電導(dǎo)體滾筒258中形成的圖像通過(guò)轉(zhuǎn)印裝置264轉(zhuǎn)印到記錄紙P。在固定裝置284中，傳送到記錄紙P的色粉圖像被固定在記錄紙P上。
圖22和23示出了用于圖21所示成像設(shè)備的雙束光學(xué)掃描設(shè)備。
如圖22和23所示，光束掃描裝置201具有僅僅一個(gè)具有偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205。該光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205將從第一和第二發(fā)光元件203a和203b發(fā)出的兩個(gè)(Ni＝2)激光束作為光源朝著預(yù)定位置偏轉(zhuǎn)到圖像表面上，上述圖像表面以預(yù)定線速度布置在預(yù)定位置。以下通過(guò)光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205偏轉(zhuǎn)的激光束的方向?qū)⑹緸橹鲯呙璺较颉?br>
僅一個(gè)成像透鏡230布置在光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205和圖像表面之間。該成像透鏡230給通過(guò)光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205的反射面朝著預(yù)定方向偏轉(zhuǎn)的第一和第二激光束賦予預(yù)定的光學(xué)特性。防塵玻璃239布置在該成像透鏡230和該圖像表面之間。
接下來(lái)，將詳細(xì)描述在光源和光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205的激光元件之間的預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)。
光掃描裝置201具有包括滿(mǎn)足Ni＝2的兩個(gè)激光元件的M組光源203(M為正整數(shù)，并且在這種情況下M是1)。
形成預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)透鏡209a、孔徑210a、偏振光束分裂器212和混合柱面透鏡211布置在光源203的第一激光203a和光學(xué)偏轉(zhuǎn)裝置205之間。第二激光203b、對(duì)準(zhǔn)透鏡209b和孔徑210b布置在下述表面的相反表面，該表面為來(lái)自第一激光203a的激光束L1在偏振光束分裂器212的偏振光束分裂器表面入射的表面。用于預(yù)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)特性、形狀、材料等等基本上與第一實(shí)施例一樣，不再重復(fù)詳述。
在具有上述配置的單色打印機(jī)中，同第一實(shí)施例的光源3一樣，光源203布置成使兩個(gè)激光束的偏振方向相對(duì)于朝著次掃描方向延伸的直線具有對(duì)稱(chēng)關(guān)系或具有基本上對(duì)稱(chēng)的關(guān)系，同時(shí)該兩個(gè)激光束通過(guò)偏振光束分裂器212結(jié)合以彼此重疊。
類(lèi)似地，孔徑210的開(kāi)口形成為長(zhǎng)孔形狀。該長(zhǎng)開(kāi)口的拱點(diǎn)線方向?qū)?zhǔn)從光源發(fā)出的激光束的偏振方向(短軸方向)，并且形成長(zhǎng)開(kāi)口的拱點(diǎn)線方向形成并同時(shí)寬出于激光束區(qū)域之外。特別地，當(dāng)該區(qū)域通過(guò)對(duì)于激光束的峰值強(qiáng)度由1/e2定義時(shí)，形成該開(kāi)口并同時(shí)寬出于對(duì)于激光束的峰值強(qiáng)度由1/e2定義的區(qū)域之外。
在這種情況下，可以獲得與第一實(shí)施例相同的作用和效果。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)多束掃描裝置，包括發(fā)射偏振光束的光源，在該偏振光束內(nèi)形成一個(gè)橢圓形的區(qū)域，對(duì)于橫截面強(qiáng)度分布的峰值強(qiáng)度來(lái)說(shuō)該區(qū)域具有不低于1/e2的強(qiáng)度；以及用于使從光源發(fā)出的光束變窄的孔徑機(jī)構(gòu)，其中，形成孔徑機(jī)構(gòu)的開(kāi)口，以便沿著被定義為具有強(qiáng)度不低于峰值強(qiáng)度的1/e2的區(qū)域的橢圓形的短軸方向延伸到外部，并且形成孔徑機(jī)構(gòu)的開(kāi)口，以便沿著橢圓形的拱點(diǎn)線方向向內(nèi)部變窄。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)多束掃描裝置，其中，提供多個(gè)光源并且包括有結(jié)合了光學(xué)元件的光學(xué)路徑，所述光學(xué)元件具有偏振光束分裂器表面，所述表面用于結(jié)合被自由孔徑機(jī)構(gòu)變窄的光源的光束。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)多束掃描裝置，在光束由結(jié)合了光學(xué)元件的光學(xué)路徑進(jìn)行結(jié)合之后，在該光學(xué)路徑內(nèi)進(jìn)一步包括四分之一波片。
全文摘要
減少了由透射比的角度依賴(lài)所引起的光量不均勻，并且光束被成形。因此，提供光源(3)和孔徑(10)，所述光源(3)發(fā)射具有長(zhǎng)形的偏振光束，所述孔徑(10)使從光源(3)發(fā)出的光束變窄?？讖?10)的開(kāi)口(10a)形成為長(zhǎng)孔形?？讖?10)的開(kāi)口(10a)的拱點(diǎn)線方向設(shè)定到從光源(3)發(fā)出的光束的短軸方向，并且該孔徑(10)的開(kāi)口(10a)的拱點(diǎn)線方向形成為以使得其延伸到對(duì)于激光束的峰值強(qiáng)度來(lái)說(shuō)由1/e
文檔編號(hào)H04N1/036GK1673801SQ200510007808
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
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