[发明专利]光学扫描设备和使用其的图像形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学扫描设备和使用其的图像形成装置。本发明尤其适用于带有电子照相处理的诸如激光束打印机(LBP)、数字复印机或多功能打印机等的图像形成装置。

背景技术

常规上，在激光束打印机(LBP)、数字复印机或多功能打印机中使用光学扫描设备。

在这种光学扫描设备中，从光源装置发射出并且同时根据图像信号被光学地调制的光通量(光束)例如通过包括旋转多角镜(多角镜)的光学偏转器被周期地偏转。

然后，通过利用具有fθ特性的成像光学系统，经偏转的光束在感光记录介质(感光鼓)的表面上聚焦成光斑，由此光学地扫描感光鼓表面并执行图像记录。

另一方面，为了使整个系统紧凑，已经关于具有由单片成像透镜构成的成像光学系统的光学扫描设备进行了各种提议(参见以下的专利文献1至5)。

图35是具有由单片成像透镜构成的成像光学系统的常规光学扫描设备的主要部分的示意图。

图36是沿主扫描方向截取的图35中的扫描设备的主要部分的截面图(主扫描截面图)。

在图35和图36中，通过准直透镜3将从光源装置1发射的单个或多个发散光束转换成平行光束。接着，光束受到光阑2的限制，之后入射到柱透镜4上，该柱透镜4仅在副扫描方向具有预定折光力。

在主扫描截面内，入射到柱透镜4上的平行光束毫无改变地射出透镜。

另一方面，在副扫描截面内，光束被会聚并在包括多角镜的光学偏转器5的偏转表面(反射表面)5a上成像为线图像。

然后，经光学偏转器5的偏转表面5a偏转的光束通过具有fθ特性的成像透镜6被导向感光鼓表面8(待扫描表面)。

通过沿箭头A的方向旋转光学偏转器5，感光鼓表面8被单个或多个光束沿箭头B的方向(主扫描方向)光学地扫描，由此在其上记录图像信息。

这里，在图35中，标号18表示的是用于同步检测的反射镜，标号19表示的是用于同步检测的传感器。在图36中，标号9表示的是电动机，标号10表示的是电动机基座。标号11表示的是光学箱，标号12表示的是光学扫描设备。

专利文献4公开了一种利用含反射镜的透镜(in-mirror lens)作为成像光学系统的光学扫描设备，其中单个成像透镜的一个表面提供反射表面。

在该含反射镜的透镜中，使透镜厚度(透射表面与反射表面之间的距离)更小，以减少因模塑厚透镜而引起的诸如内部畸变或透镜模塑时间增长等不便之处。

此外，尝试通过使光路弯曲来减小整个系统的尺寸。

专利文献5示出了这样的光学扫描设备，其中光学偏转器之后的光学系统具有各自包括自由曲面的透射表面和反射表面。来自光学偏转器并通过透射表面的光束被反射表面反射，并再次透过透射表面。

[专利文献]

1)日本特开平8-248308号公报

2)日本特开平10-48552号公报

3)日本特开平10-288745号公报

4)日本特开平9-68664号公报

5)日本特开2003-287695号公报

常规的使用单片成像透镜的光学扫描设备具有下述若干不便之处。

一般来说，如果要通过使用一片成像透镜来平衡fθ校正和像场弯曲校正，则从偏转装置(光学偏转器)到待扫描的表面(扫描表面)的距离由于设计灵活性的局限而倾向于变得更长。

通过诸如以下若干方法可将光学扫描设备本身做得更紧凑：

(1)使从偏转装置到扫描表面的光学距离更短；

(2)通过利用反射镜等折叠光路以使其配合图像形成装置结构的配置。

关于上述方法(1)，一个示例是这样一个光学系统，其中减少作为偏转装置的多角镜的表面的数量并加宽扫描视场角从而缩短光路。

该类型的光学系统存在图像端部在主扫描方向上的焦深的问题。

当用α(度)来表示在主扫描截面内且在入射到图像端部上的光束的主光线与垂直于扫描表面的平面之间限定的角度时，焦深与cos³α成比例地减小。

一般来说，如果角度α变得大于40度，则在焦深范围内难以控制由于制造误差或者光学扫描设备与感光鼓之间的距离的变化而导致的成像透镜焦点的变化。

此外，如果这种光学系统与多光束激光光源一起使用，那么由于多个光束倾斜入射到感光鼓表面上，将在主扫描方向上产生大的抖动。

另外，从更高速操作的角度来看，减少多角镜的表面数量是不利的。