[發明專利]光掃描裝置和圖像形成設備

有效

• 申請號: 200810186816.2
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101458392A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 土屋聰;中島智宏;鈴木光夫
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;G03G15/01
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 陳乃泓

技術領域

本發明一般地涉及光掃描裝置和包括所述光掃描裝置的圖像形成設備。

背景技術

為用激光彩色圖像形成設備實現高速打印和高圖像質量，一般地必須以高達25000rpm以上的速度精確地轉動多邊形掃描器。同時，為減少激光束的直徑并且從而提高圖像質量，必須增加在多邊形掃描器的多角鏡的主掃描方向的內徑或者長度。為此，激光圖像形成設備中的多邊形掃描器的工作負荷正在變得越來越高。

此高工作負荷也增加多邊形掃描器的電力消耗并且作為結果而發生的熱不利地影響例如掃描透鏡的光學元件。例如，熱增加了位于最靠近多邊形掃描器的掃描透鏡的溫度。來自多邊形掃描器的熱通過經由光學外殼傳導或者通過向掃描透鏡輻射而被傳遞。

掃描透鏡不被均勻地加熱。代之以，由于與熱源(多邊形掃描器)距離的差異，材料的熱膨脹系數的差異，或者氣流，被加熱的掃描透鏡特別地在主掃描方向或者長度方向趨向具有溫度分布。

在主掃描方向的溫度分布影響掃描透鏡的形狀精度和折射率，從而改變激光束光斑的位置，因此降低圖像質量。此問題在由高熱膨脹系數的塑料構成的掃描透鏡中是特別突出的。

在激光彩色圖像形成設備中，使用對應于各個顏色(黃色，品紅，青色，和黑色)的多個激光束。所以，除掃描透鏡的溫度分布之外，對應于各個顏色的光學掃描系統之間的溫差也可能造成問題。該溫差影響對應于各個顏色的激光束光斑的相對位置并且從而引起圖像的色移。

此外，由高負荷的多角鏡所引起的升溫引起旋轉體(特別地，具有高質量比的多角鏡)的組件的微小的移動，改變旋轉體的平衡，并且從而引起振動。如果旋轉體的組件(例如，多角鏡，其上固定轉子磁鐵的凸緣，以及軸)的熱膨脹系數是不同的，或者如果沒有適當地管理和檢驗組件的耐受性和固定方法，則在高溫，高速的轉動過程中出現組件的微小的移動(在旋轉體的平衡方面的變化)，并且結果，振動增加。更進一步，振動被放大并傳送到光掃描裝置中的光學元件(例如，反光鏡)，并引起條紋(banding)，圖像質量下降，和噪聲。

為解決以上問題，已經提議使用采用諧振現象的擺動鏡，代替多角鏡偏轉器(參見，例如，專利文件1到4)。擺動鏡消耗較少電力，因此使用擺動鏡減少用于光掃描裝置的掃描透鏡的升溫。這隨即減少光掃描裝置的振動并減少激光彩色圖像形成設備中的光學掃描系統之間的溫差。

然而，因為擺動鏡使用扭矩梁的諧振現象以獲得實際的擺幅或角度，擺動鏡的可移動鏡的尺寸很小并且面積大約相關技術多角鏡的1/10到1/5。可移動鏡的這個小尺寸難以減少激光束斑點的直徑。

此外，難以精確地調節可移動鏡相對于光學外殼的其上安裝掃描成像透鏡的基準面的位置。在相關技術的多角鏡中，因為機械加工的部件和軸承被形成為單個的單元，所以加工精確度決定多角鏡的精度。同時，擺動鏡的可移動鏡一般地通過半導體加工工藝制造并且被安裝在分離地制造的支架上。當它被安裝在該支架上時，可移動鏡的定位精度趨向減少。

具有使用這樣的擺動鏡的相關技術的光掃描裝置，難以實現對應于多角鏡的光學特性。例如，難以實現在目標面上足夠小(在主和副掃描方向小于80μm：峰值光強度的1/e²)以形成600dpi或更高的分辨率的高質量圖像的期望的激光束直徑。這是由擺動鏡的小面積和低定位精度所引起。也就是說，用這樣的擺動鏡，來自光源的激光束可能在可移動鏡上被掩蔽，并且可移動鏡的擺幅中心和掃描透鏡的中心可能變得未對準。因而，以相關技術的擺動鏡，難以實現在光學設計方面需要的精度。

[專利文獻1]日本專利申請公開號2005-202321

[專利文獻2]日本專利申請公開號2007-058205

[專利文獻3]日本專利申請公開號2007-171854

[專利文獻4]日本專利申請公開號2007-233235

在典型的彩色圖像形成設備中，對應于彩色圖像的黑色，黃色，品紅，和青色成分的潛像被形成在對應的光導鼓上，以對應的顏色的色粉顯現潛像以形成色粉圖像，并且色粉圖像被疊加在例如紙的記錄介質上并且定影(fuse)到記錄介質上以形成彩色圖像(參見，例如，專利文獻5)。在這些年中，這樣的圖像形成設備已經變得被普遍地用作用于低價的(或小規模的)打印的立即響應(on-demand)打印系統。相應地，有增加的對提高生產率和提高圖像質量的圖像形成設備的需要。

[專利文獻5]日本專利申請公開號2004-286852