光掃描裝置和圖像形成裝置的製作方法
2023-06-04 06:13:41
專利名稱：光掃描裝置和圖像形成裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使雷射向規定方向偏轉來掃描感光體表面的光掃描裝置、以及具備該光掃描裝置的圖像形成裝置。
背景技術：
以往，在雷射印表機和複印機等圖像形成裝置所使用的光掃描裝置中已為公眾所知的是通過多面體稜鏡(polygon mirror)的轉動使從光源射出的雷射束偏轉來進行掃描，並且根據通過成像透鏡使雷射束的一部分被折返鏡反射而射入到BD (Beam Detect :光束檢測)傳感器的受光面時從BD傳感器輸出的檢測信號，來確定開始向感光體上寫入的時機。 例如，在現有技術中，通過將在主掃描方向上聚光的圓柱透鏡配置在接近BD傳感器的位置上，可以縮短從多面體稜鏡到BD傳感器的距離，從而實現裝置小型化。然而，在現有技術中，由於將圓柱透鏡配置成使雷射聚光在主掃描方向上，所以與不藉助該圓柱透鏡的情況相比，射入到BD傳感器上的雷射的掃描速度變慢，並且把與該雷射的光量相當的電荷積蓄在BD傳感器中的速度變慢。而且，在這種BD傳感器的開始動作遲緩的狀況下，如果因多面體稜鏡的反射面被汙染或因雷射光源造成光量變化等，使雷射的光量發生變化，則當BD傳感器中與雷射的光量相當的電荷積蓄到了規定量時所輸出的檢測信號的輸出時期也發生變化，導致開始向感光體寫入的時機產生顯著的偏差。
發明內容
本發明鑑於上述問題而作出，其目的在於提供即使雷射的光量變化較大也可以高精度地獲得用於調整開始向感光體寫入時機的同步信號的光掃描裝置和圖像形成裝置。本發明提供一種光掃描裝置，其包括光源部，射出雷射；偏轉體，反射從所述光源部射出的所述雷射並使所述雷射偏轉；掃描透鏡，使所述偏轉體偏轉的所述雷射以等速對感光體的表面進行掃描；反射體，表面具有反射面，所述反射面反射透過所述掃描透鏡的所述雷射中朝向所述感光體的外部偏轉的所述雷射；以及同步傳感器，接收所述反射體反射的所述雷射，並輸出表示接收到所述雷射的檢測信號，其中，所述反射體設定成使被所述反射面反射的所述雷射在所述同步傳感器受光面上的作為所述雷射掃描方向的主掃描方向的掃描速度比所述雷射在所述同步傳感器受光面上的所述主掃描方向的掃描距離除以所述同步傳感器的響應延遲時間的值大。本發明還提供一種圖像形成裝置，其包括如上所述的光掃描裝置。根據本發明，即使雷射的光量變化較大，也可以高精度地獲得用於調整開始向感光體寫入時機的同步信號。
圖I是表示作為本發明一種實施方式的圖像形成裝置的印表機的機械結構的一個例子的斷面圖。圖2是表不雷射掃描器機械結構的一個例子的結構圖。圖3是表示印表機的電氣結構的框圖。圖4是表示由同步傳感器接收到被反射體反射的雷射的一個例子的說明圖。圖5是表示由同步傳感器接收到的雷射的蓄光量、從同步傳感器輸出的檢測信號和時間之間的關係的一個例子的說明圖。圖6是表不雷射從被偏轉體反射後到被同步傳感器接收為止向副掃描方向偏移的一種方式的說明圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發明圖像形成裝置的一種實施方式進行說明。如圖I所示，本實施方式的印表機I包括雷射掃描器11、顯影器12、帶電器13、感光鼓14、轉印輥15和定影器16。作為本發明中的感光體的感光鼓14為圓筒狀，接受來自省略圖示的電動機的驅動力，在圖I中沿順時針方向轉動。帶電器13使感光鼓14的表面大體均勻帶電。作為本發明中的光掃描裝置的雷射掃描器11具有雷射二極體等光源，並且向通過帶電器13而大體均勻帶電的感光鼓14的表面照射與圖像數據對應的光信號，從而形成圖像數據的靜電潛影。另外，印表機I接收從與該印表機I連接的PC(個人計算機)等發送來的圖像數據。此外，將在後面利用圖2對雷射掃描器11進行詳細敘述。顯影器12具有收納調色劑的調色劑容器，並且向形成有靜電潛影的感光鼓14的表面提供調色劑來形成調色劑像。形成在感光鼓14上的調色劑像通過後述的轉印輥15被轉印到在輸送通道P內輸送的記錄紙或轉印帶(省略圖示)上。在與感光鼓14相對的位置上配置有轉印棍15。轉印棍15由具有導電性的橡膠材料等構成，用於將形成在感光鼓14上的調色劑像轉印到在輸送通道P內輸送的記錄紙或轉印帶上。定影器16具有定影輥160，內置有加熱器等；以及加壓輥161，設置在與定影輥160相對的位置上，通過加熱並輸送形成有調色劑像的記錄紙，對形成在該記錄紙上的調色劑像進行定影。接著，簡單說明印表機I的圖像形成動作。首先，通過帶電器13使感光鼓14的表面大體均勻帶電。然後，通過雷射掃描器11對帶電的感光鼓14的表面進行曝光，把將要在記錄紙上形成的圖像的靜電潛影形成在感光鼓14的表面上。通過由顯影器12使調色劑附著在感光鼓14的表面上來使該靜電潛影顯影，並且通過轉印輥15將感光鼓14表面的調色劑像轉印到記錄紙上。在進行了上述動作之後，由定影器16對轉印到記錄紙上的調色劑像進行定影。如圖2所不,本發明光掃描裝置的一種實施方式的雷射掃描器11包括作為本發明中的光源部的半導體雷射器101、準直儀透鏡102、光圈103、作為本發明中的偏轉體的多面體轉鏡104、掃描透鏡105a、105b(以下統稱掃描透鏡105a、105b時記載為掃描透鏡組105)、作為本發明中的反射體的反射鏡106、作為本發明中的聚光透鏡的圓柱透鏡107、以及作為本發明中的同步傳感器的BD(Beam Detect)傳感器108。半導體雷射器101射出規定波長的雷射。準直儀透鏡102和光圈103共同使從半導體雷射器101射出的雷射大體成為平行光。多面體轉鏡104在其周面上具有多個反射鏡，該多個反射鏡反射通過準直儀透鏡102和光圈103入射的雷射，並且多面體轉鏡104利用後面敘述的多稜電動機(polygon motor)提供的驅動力，沿圖中的箭頭方向C等速轉動。通過各反射鏡使伴隨轉動入射的雷射成為連續性改變角度的偏轉光束，並朝向感光鼓14反射。掃描透鏡組105對被多面體轉鏡104反射而成為偏轉光束的雷射進行聚光,並且通過掃描透鏡105a和掃描透鏡105b的互相配合，將該聚光後的雷射沿主掃描方向(圖中的箭頭A方向)以等速對感光鼓14進行水平掃描。反射鏡106的表面具有從主掃描方向上的兩端朝向中心凹陷程度逐漸變大 的圓弧狀的曲面，即所謂的變形非球面的反射面(anamorphic aspheric reflectionsurface)，所述反射鏡106將透過掃描透鏡105a的雷射中朝向感光鼓14的外部偏轉的雷射向BD傳感器108反射。另外，將在後面對該反射鏡106的結構進行詳細敘述。圓柱透鏡107使被反射鏡106反射的雷射在副掃描方向(圖中的箭頭B方向)上聚光，並向BD傳感器108 (同步傳感器)射出，該副掃描方向與沿感光鼓14的表面掃描的主掃描方向(圖中的箭頭A方向)垂直。BD傳感器108用於使由雷射開始對感光鼓14進行水平掃描的時機(即，來自半導體雷射器101的雷射的射出時機)與多面體轉鏡104的轉動同步。具體地說，BD傳感器108通過反射鏡106和圓柱透鏡107，接收被多面體轉鏡104反射的雷射，並且在與接收到的雷射的光量相當的電荷積蓄到了規定量的時點，輸出表示接收到該雷射的檢測信號。由BD傳感器108輸出的檢測信號用於使多面體轉鏡104的轉動與開始寫入圖像數據的時機同步，即與開始沿箭頭A方向寫入的時機同步。此外，BD傳感器108為了對積蓄了與接收到的雷射的光量相當的電荷進行光電變換處理，需要被稱為傳感器固有的響應延遲時間的規定時間，該規定時間的期間具有從開始接收到雷射後的該規定時間的期間內不能輸出上述檢測信號的特性。此外，如圖3所示，印表機I包括用於總體控制印表機I的控制部20。控制部20包括CPU和存儲器，該存儲器包括R0M，存儲控制圖像形成動作的控制程序等裝置的整體動作程序；RAM，臨時存儲圖像數據等，並作為作業區域發揮功能；非易失性存儲器，存儲各種控制用參數的設定值；以及硬碟(HDD)，等等，由該CPU執行存儲在ROM中的動作程序，來對裝置進行總體控制。在控制部20上連接有BD傳感器108、半導體雷射器101、作為多面體轉鏡104驅動源的多稜電動機32、以及作為感光鼓14驅動源的鼓電動機33。另外，控制部20具有省略圖示的接口電路，該接口電路用於輸入、輸出從BD傳感器108輸出的檢測信號、以及控制半導體雷射器101和多稜電動機32、鼓電動機33的驅動的控制信號。此外，控制部20作為光源驅動控制部21發揮功能，該光源驅動控制部21 —邊使多面體轉鏡104以規定的轉動速度轉動，一邊使半導體雷射器101以與該轉動同步的規定的射出時機來射出雷射，該雷射與在感光鼓14表面上形成的潛影的圖像數據對應，並且光源驅動控制部21利用設置在半導體雷射器101內部的光電二極體的檢測信號，對雷射二極體進行發光光量控制(Automatic Power Control控制自動功率控制，簡稱為APC控制)。由此，在光源驅動控制部21的控制下，沿圖像數據的主掃描方向(圖2的箭頭A方向)對感光鼓14進行一行水平掃描(曝光)。然後，在控制部20的控制下,感光鼓14沿副掃描方向(圖2的箭頭B方向)僅轉動一行，再對圖像數據的主掃描方向的下一行進行曝光。另外，雷射掃描器11並不限定於上述結構，例如，也可以設置多個半導體雷射器101,從這多個半導體雷射器101沿副掃描方向並列射出雷射,從而並列且同時對主掃描方向的多行進行曝光。下面對反射鏡106的結構進行詳細敘述。作為本發明中的反射體的反射鏡106，例如圖4所示，反射鏡106的表面具有從主掃描方向的兩端朝向中心凹陷程度逐漸變大的圓弧狀的曲面、即所謂的變形非球面的反射面，該反射鏡106將透過掃描透鏡105a的雷射中朝向感光鼓14外部偏轉的雷射向實線箭頭方向反射，從而射入到同步傳感器108受光面的斜線橢圓區域上。與此不同，如圖中虛線矩形所示的那樣，在配置了具有平的反射面的反射鏡106a的情況下，將透過掃描透鏡105a的雷射向虛線箭頭方向反射，從而射入到同步傳感器108受光面的虛線矩形區域上。S卩，反射鏡106具有的功能是使反射面所反射的雷射在同步傳感器108的受光面上的雷射掃描距離在主掃描方向(圖中的點劃線箭頭方向)上縮小。另外，該功能可以通過調整反射鏡106的結構來進行調整，例如調整反射鏡106的反射面凹陷程度或配置反射鏡106的位置等。具體地說，反射鏡106設定成使反射面所反射的雷射在BD傳感器108的受光面上的主掃描方向的掃描速度Vm,比雷射在BD傳感器108的受光面上的主掃描方向的掃描距離Wm除以BD傳感器108的響應延遲時間的結果大。該設定包括反射鏡106曲率的設定和相對於BD傳感器108的配置位置的設定。另外，相對於多面體轉鏡104的轉動角Θ，BD傳感器108受光面的主掃描方向的掃描速度Vm為焦距f乘以轉動角Θ再除以時間t的結果，即通過f X θ/t來計算，該焦距f為被多面體轉鏡104的反射鏡反射的雷射到達BD傳感器108的光線路徑的主掃描方向的距離，該時間t為多面體轉鏡104僅轉動轉動角Θ所需要的時間。此外，如圖5的(a)所示，例如當(每單位時間的)射入到受光面的雷射的光量大時，即使BD傳感器108在時刻Tth的時點已把與接收到的雷射的光量相當的電荷積蓄到了規定量Pth的情況下，也要在經過響應延遲時間Td後，才輸出表示接收到該雷射的檢測信號Lo。即，如圖中的實線部分和點劃線部分所示，當射入到受光面的雷射的光量大時，即使光量變化較大，只要在該響應延遲時間Td時點光量超過規定量Pth，檢測信號在輸出時間上就不產生差異。但是，如圖5的(b)所示，當(每單位時間的)射入到受光面的雷射的光量小時，BD傳感器108在把與接收到的雷射的光量相當的電荷積蓄到了規定量Pth的時刻Tth，輸出表示接收到該雷射的檢測信號Lo。即，如圖中的實線部和點劃線部所示，當射入到受光面的雷射的光量小時，伴隨光量的變化，檢測信號在輸出時間上產生差異AT。因此，按照本發明的這種結構，由於將被反射面反射的雷射在BD傳感器108受光、面的雷射主掃描方向的掃描速度Vm設定成比該雷射在BD傳感器108受光面的主掃描方向的掃描距離Wm除以BD傳感器108的響應延遲時間Td的結果大，所以在響應延遲時間Td內完成了被反射面反射的雷射向BD傳感器108的照射，在經過響應延遲時間Td的時點，從BD傳感器108輸出表示把與該照射的雷射的光量相當的電荷積蓄到了規定量的檢測信號。由此，例如即使在因多面體轉鏡104周面的反射鏡被汙染或半導體雷射器101使光量變化等、導致被反射鏡106反射的雷射的光量也發生變化的情況下，由於在經過響應延遲時間Td的時點從BD傳感器108輸出檢測信號，所以BD傳感器108的檢測信號在輸出時間上也不會產生偏差，可以高精度地獲得用於調整開始向感光鼓14寫入的時機的同步信號。另外，如圖6所示，圓柱透鏡107也可以通過使第一副掃描倍率比第二副掃描倍率小的方式，使雷射在副掃描方向上聚光，該第一副掃描倍率是偏移量AS47除以規定偏移量ASb的結果，該規定偏移量ASb為被多面體轉鏡104反射的雷射射入到掃描透鏡105a上的副掃描方向的偏移量，該偏移量AS47為該雷射在通過掃描透鏡105a、反射體106和圓柱透鏡107射入到BD傳感器108的受光面時副掃描方向的偏移量,所述第二副掃描倍率是 偏移量AS45除以規定偏移量ASb的結果，該規定偏移量ASb為被多面體轉鏡104反射的雷射射入到掃描透鏡105a上的副掃描方向的偏移量,該偏移量AS45為該雷射從掃描透鏡105a射出時副掃描方向的偏移量。此時，即使在被多面體轉鏡104反射的雷射在副掃描方向上出現了規定偏移量Δ Sb、並且該雷射因通過掃描透鏡105a在副掃描方向上出現了與規定偏移量ASb的第二副掃描倍率的倍數相當的偏移量△ S45的情況下，當該雷射被反射鏡106反射、再通過圓柱透鏡107射入到BD傳感器108的受光面上時，也能夠將該雷射副掃描方向的偏差減小到與規定偏移量ASb的第一副掃描倍率的倍數相當的偏移量AS47。也就是說，即使射入到多面體轉鏡104的雷射在副掃描方向上以規定偏移量Δ Sb的偏差被反射的情況下，與射入到反射鏡106的雷射在副掃描方向上的偏差相比，也能夠減小射入到BD傳感器108的雷射在副掃描方向上的偏差。因此，按照這種結構，當射入到多面體轉鏡104的雷射在副掃描方向上存在偏差被反射時，可以減輕調整反射鏡106或BD傳感器108來使它們向副掃描方向傾斜的費事工作。另外，本發明並不限定於上述實施方式的結構，可以進行各種變形。例如也可以不設置上述圓柱透鏡107，來簡化雷射掃描器11的結構。此外，在上述實施方式中，雖然作為本發明圖像形成裝置的一個例子例舉了黑白圖像形成用的印表機1，但是本發明的圖像形成裝置並不限定於此，也可以是彩色圖像形成用的彩色印表機、或者是兼備掃描功能、傳真功能、列印功能和複印功能等的數碼複合機。此外，在上述實施方式中，圖I至圖6所示的結構和設定僅為一個例子，本發明並不限定於上述實施方式。
權利要求
1.一種光掃描裝置，其特徵在於包括 光源部，射出雷射； 偏轉體，反射從所述光源部射出的所述雷射並使所述雷射偏轉； 掃描透鏡，使所述偏轉體偏轉的所述雷射以等速對感光體的表面進行掃描； 反射體，表面具有反射面，所述反射面反射透過所述掃描透鏡的所述雷射中朝向所述感光體的外部偏轉的所述雷射；以及 同步傳感器，接收所述反射體反射的所述雷射，並輸出表示接收到所述雷射的檢測信號，其中， 所述反射體設定成使被所述反射面反射的所述雷射在所述同步傳感器受光面上的作為所述雷射掃描方向的主掃描方向的掃描速度比所述雷射在所述同步傳感器受光面上的所述主掃描方向的掃描距離除以所述同步傳感器的響應延遲時間的值大。
2.根據權利要求I所述的光掃描裝置，其特徵在於還包括 聚光透鏡，所述反射體反射的所述雷射被射入到該聚光透鏡，並且該聚光透鏡使射入的所述雷射在與所述主掃描方向垂直的副掃描方向上聚光，向所述同步傳感器射出，其中， 所述聚光透鏡使所述雷射在所述副掃描方向上聚光，以使第一副掃描倍率比第二副掃描倍率小，所述第一副掃描倍率是所述雷射通過所述掃描透鏡、所述反射體和所述聚光透鏡射入到所述同步傳感器受光面上時所述副掃描方向的偏移量除以規定偏移量的值，所述第二副掃描倍率是所述雷射從所述掃描透鏡射出時所述副掃描方向的偏移量除以所述規定偏移量的值，所述規定偏移量是被所述偏轉體反射的所述雷射射入到所述掃描透鏡上時在所述副掃描方向上的偏移量。
3.根據權利要求I所述的光掃描裝置，其特徵在於，相對於所述偏轉體的轉動角，所述同步傳感器的所述受光面的主掃描方向的所述掃描速度為焦距乘以所述轉動角再除以時間的值，所述焦距為被所述偏轉體的反射鏡反射的雷射到達所述同步傳感器的光線路徑的主掃描方向的距離，所述時間為所述偏轉體僅轉動所述轉動角所需要的時間。
4.根據權利要求3所述的光掃描裝置，其特徵在於，所述掃描距離是所述同步傳感器在所述受光面上接收到的雷射的主掃描方向的最大移動距離，所述響應延遲時間是預先設定的延遲時間。
5.一種圖像形成裝置，其特徵在於包括權利要求I至4中任意一項所述的光掃描裝置。
全文摘要
本發明提供光掃描裝置和圖像形成裝置。該光掃描裝置包括光源部，射出雷射；偏轉體，反射從光源部射出的雷射並使該雷射偏轉；掃描透鏡，使偏轉體偏轉的雷射以等速對感光體的表面進行掃描；反射體，表面具有反射面，該反射面反射透過掃描透鏡的雷射中朝向感光體外部偏轉的雷射；以及同步傳感器，接收反射體反射的雷射，並輸出表示接收到該雷射的檢測信號，反射體配置成使被所述反射面反射的雷射在所述同步傳感器受光面上的作為雷射掃描方向的主掃描方向的掃描速度比該雷射在同步傳感器受光面上的主掃描方向的掃描距離除以同步傳感器的響應延遲時間的數值大。
文檔編號G03G15/04GK102707436SQ20111035149
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月8日 優先權日2010年11月30日
發明者吉田真悟 申請人:京瓷辦公信息系統株式會社