光扫描装置及图像形成装置.pdf

本发明提供一种光扫描装置及使用了该装置的图像形成装置，所述光扫描装置可以抑制在使光束相对于偏转镜面斜入射时所发生的被扫描面上的光斑旋转，从而以优良的扫描特性在被扫描面上扫描光束。当摆动角θ为零时，由于被构成的是偏转镜面(651)上的入射光束的光斑尺寸Hbs比偏转镜面(651)的宽度Hb大，所以在全摆动角θ中，Hbs＞Hb的关系成立，于是入射光束处于相对于偏转镜面(651)溢出的状态。因此，即使发生光束旋转，也只有入射光束的中心部分被偏转镜面(651)反射，并作为扫描光束而被导向扫描透镜。因此，来自偏转器的出射光束(扫描光束)的中心轴CLs接近摆动角θ为零时的中心轴CLs。

1.  一种光扫描装置，其使光束在被扫描面上在主扫描方向上扫描，所述光扫描装置的特征在于，其中，
包括：偏转单元，具有对所入射的光束进行反射的偏转镜面，并通过使所述偏转镜面围绕与所述主扫描方向大体垂直的驱动轴进行变位来使入射光束在所述主扫描方向上偏转；
光源，用于射出光束；
第一光学系统，对来自所述光源的光束进行整形，并使其与垂直于所述驱动轴的基准面成锐角而向所述偏转镜面入射；
第二光学系统，使光束在所述被扫描面上成像；
当以在所述入射光束向所述偏转镜面入射的位置上由所述偏转镜面与所述基准面交叉而形成的交线为基准线，并以所述偏转镜面内与所述基准线垂直的方向为镜宽方向时，
在所述镜宽方向上，当入射光束的光轴垂直于所述基准线时，形成于所述偏转镜面上的入射光束的光斑尺寸比所述偏转镜面的宽度大。

2.  一种光扫描装置，其使光束在被扫描面上在主扫描方向上扫描，所述光扫描装置的特征在于，其中，
包括：偏转单元，具有对所入射的光束进行反射的偏转镜面，并通过使所述偏转镜面围绕与所述主扫描方向大体垂直的驱动轴进行变位来使入射光束在预定的扫描范围内在所述主扫描方向上偏转；
光源，用于射出光束；
第一光学系统，对来自所述光源的光束进行整形，并使其与垂直于所述驱动轴的基准面成锐角而向所述偏转镜面入射；
第二光学系统，使光束在所述被扫描面上成像；
当以在所述入射光束向所述偏转镜面入射的位置上由所述偏转镜面与所述基准面交叉而形成的交线为基准线，并以所述偏转镜面内与所述基准线垂直的方向为镜宽方向时，
所述镜宽方向上的、形成于所述偏转镜面上的入射光束的光斑尺寸有：
当在所述扫描范围内，并且当入射光束的光轴与所述基准线的角度为直角时，其为所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度以下；
而当在所述扫描范围内，并且当所述角度为最大值或最小值时，其比所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度大。

3.  如权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，所述第一光学系统将来自所述光源的光束整形为平行光束，并作为所述入射光束而向所述偏转镜面入射。

4.  一种光扫描装置，其使光束在被扫描面上在主扫描方向上扫描，所述光扫描装置的特征在于，其中，
包括：偏转单元，具有对所入射的光束进行反射的偏转镜面，并通过使所述偏转镜面围绕与所述主扫描方向大体垂直的驱动轴进行变位来使入射光束在预定的扫描范围内在所述主扫描方向上偏转；
光源，用于射出光束；
第一光学系统，使来自所述光源的光束在与所述主扫描方向大体垂直的副扫描方向上会聚，并使其与垂直于所述驱动轴的基准面成锐角而向所述偏转镜面入射；
第二光学系统，使光束在所述被扫描面上成像；
当以在所述入射光束向所述偏转镜面入射的位置上由所述偏转镜面与所述基准面交叉而形成的交线为基准线，并以所述偏转镜面内与所述基准线垂直的方向为镜宽方向时，
所述镜宽方向上的、形成于所述偏转镜面上的入射光束的光斑尺寸有：
当在所述扫描范围内，并且当入射光束的光轴与所述基准线的角度为直角时，其为所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度以下；
而当在所述扫描范围内，并且当所述角度为最大值或最小值时，其比所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度大。

5.  如权利要求4所述的光扫描装置，其中，所述第一光学系统使来自所述光源的光束会聚，以使得所述会聚光束的光腰位于所述偏转镜面的变位范围内。

6.  如权利要求4所述的光扫描装置，其中，所述第一光学系统使来自所述光源的光束会聚，以使得所述会聚光束的光腰位于所述偏转镜面的变位范围内。

7.  如权利要求1、2、4、5或6所述的光扫描装置，其中，所述第一光学系统使所述入射光束从所述偏转镜面的正面一侧入射。

8.  如权利要求1、2、4、5或6所述的光扫描装置，其中，所述偏转单元将呈在所述主扫描方向上延伸的细长形状且具有所述偏转镜面的可动部件，和支撑所述可动部件以使其围绕所述驱动轴自由摆动的支撑部件一体地形成，并驱动所述可动部件围绕所述驱动轴摆动，从而偏转所述入射光束。

9.  如权利要求1、2、4、5或6所述的光扫描装置，其中，所述偏转单元在预定的扫描范围内偏转所述入射光束，
在所述主扫描方向上，当在所述扫描范围内，并且所述入射光束的光轴与所述基准线的角度为最大值或最小值时，所述偏转镜面上所形成的所述入射光束的光斑尺寸比所述偏转镜面的长度短。

10.  一种图像形成装置，其使用权利要求1、2、4、5或6所述的光扫描装置在潜像载体的表面扫描光束，从而在所述潜像载体上形成静电潜像。

光扫描装置及图像形成装置
技术领域
本发明涉及在被扫描面上使光束在主扫描方向上扫描的光扫描装置，以及使用该装置形成静电潜像的图像形成装置。
背景技术
使用这种光扫描装置的装置例如有激光打印机、复印机以及传真装置等图像形成装置。例如在专利文献1中，根据图像数据而调制的激光束经由准直透镜、柱面透镜以及孔径光阑入射到偏转器并被偏转。更具体地说，其如下构成。
在该光扫描装置中，通过使从半导体激光器射出的激光束通过准直透镜及柱面透镜，来将其整形为截面形状是在主扫描方向上延伸的横长椭圆形的激光束。而且，在副扫描截面内，在副扫描方向上以一定角度向偏转器的偏转镜面入射该激光光束，即所谓的斜入射。然后，在该装置中，将检流计镜用作偏转器，其在以振动的中心轴为中心最大振幅±θmax的扫描范围(偏转角θ：-θmax～0°～+θmax)内在扫描方向上往复振动，使得向偏转镜面入射的激光束偏转。而且，这样偏转的激光束经由修正透镜在感光鼓面(被扫描面)上成像。这样，在感光鼓(相当于本发明的“潜像载体”)上形成与图像数据对应的静电潜像。
专利文献1：日本专利特开2003-43393号公报(第4页，图1)。
但是，在如上述那样使斜入射到偏转镜面的光束偏转并扫描的装置中，例如图21A至图21C所示，可以判断出形成于被扫描面上的光斑BS根据偏转角θ旋转的现象(光束旋转现象)。这是随着斜入射而出现的现象，当偏转角θ为零时，形成于被扫描面上的光斑BS的中心轴AXb与副扫描方向Y基本平行(图21B)。与此相反，当偏转角θ为最大值(+θmax)时，如图21A所示，光斑BS的中心轴AXb相对于副扫描方向只旋转预定角(+φ)，而当旋转角θ为最大值(-θmax)时，如图21C所示，光斑BS的中心轴AXb相对于副扫描方向Y只旋转预定角(-φ)。此外，这些图21A至图21C中的角度β是网目角度。
这样，在光束相对于偏转镜面斜入射的光扫描装置中，光斑根据偏转角旋转会导致扫描特性降低。其结果是，在将光扫描装置用作图像形成装置的曝光单元时，形成于被扫描面上的图像的浓度在主扫描方向上会发生变化，从而导致图像品质降低。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目地在于，提供一种光扫描装置及使用该装置的图像形成装置，其可以抑制在使光束相对于偏转镜面斜入射时所产生的、被扫描面上的光斑的旋转，从而以优秀的扫描特性在被扫描面上扫描光束。
本发明的光扫描装置的第一方案是，使光束在被扫描面上在主扫描方向上扫描的光扫描装置，为了达成上述目的，其特征在于，包括：偏转单元，具有对所入射的光束进行反射的偏转镜面，并通过使所述偏转镜面围绕与所述主扫描方向大体垂直的驱动轴进行变位来使入射光束在所述主扫描方向上偏转；射出光束的光源；第一光学系统，对来自所述光源的光束进行整形，并使其与垂直于所述驱动轴的基准面成锐角而向所述偏转镜面入射；以及第二光学系统，使光束在所述被扫描面上成像；当以在所述入射光束向所述偏转镜面入射的位置上由所述偏转镜面与所述基准面交叉而形成的交线为基准线，并以所述偏转镜面内与所述基准线垂直的方向为镜宽方向时，在所述镜宽方向上，当入射光束的光轴垂直于所述基准线时，形成于所述偏转镜面上的入射光束的光斑尺寸比所述偏转镜面的宽度大。
此外，本发明的光扫描装置的第二方案是，使光束在被扫描面上在主扫描方向上扫描的光扫描装置，为了达成上述目的，其特征在于，包括：偏转单元，具有对所入射的光束进行反射的偏转镜面，并通过使所述偏转镜面围绕与所述主扫描方向大体垂直的驱动轴进行变位来使入射光束在预定的扫描范围内在所述主扫描方向上偏转；射出光束的光源；第一光学系统，对来自所述光源的光束进行整形，并使其与垂直于所述驱动轴的基准面成锐角而向所述偏转镜面入射；以及第二光学系统，使光束在所述被扫描面上成像；当以在所述入射光束向所述偏转镜面入射的位置上由所述偏转镜面与所述基准面交叉形成的交线为基准线，并以所述偏转镜面内与所述基准线垂直的方向为镜宽方向时，所述镜宽方向上的、形成于所述偏转镜面上的入射光束的光斑尺寸有：当在所述扫描范围内，并且当入射光束的光轴与所述基准线的角度为直角时，其为所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度以下；而当在所述扫描范围内，并且当所述角度为最大值或最小值时，其比所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度大。
此外，本发明的光扫描装置的第三方案是，使光束在被扫描面上在主扫描方向上扫描的光扫描装置，为了达成上述目的，其特征在于，包括：偏转单元，具有对所入射的光束进行反射的偏转镜面，并通过使所述偏转镜面围绕与所述主扫描方向大体垂直的驱动轴进行变位来使入射光束在预定的扫描范围内在所述主扫描方向上偏转；射出光束的光源；第一光学系统，使来自所述光源的光束在与所述主扫描方向大体垂直的副扫描方向上会聚，并使其与垂直于所述驱动轴的基准面成锐角而向所述偏转镜面入射；以及第二光学系统，使光束在所述被扫描面上成像；当以在所述入射光束向所述偏转镜面入射的位置上由所述偏转镜面与所述基准面交叉而形成的交线为基准线，并以所述偏转镜面内与所述基准线垂直的方向为镜宽方向时，所述镜宽方向上的、形成于所述偏转镜面上的入射光束的光斑尺寸有：当在所述扫描范围内，并且当入射光束的光轴与所述基准线的角度为直角时，其为所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度以下；而当在所述扫描范围内，并且当所述角度为最大值或最小值时，其比所述镜宽方向上的所述偏转镜面的宽度大。
更进一步，本发明的图像形成装置的特征在于，其使用上述光扫描装置使光束在潜像载体的表面上扫描，从而在所述潜像载体上形成静电潜像。
图1是本发明中的图像形成装置的第一实施方式的示意图；
图2是表示图1的图像形成装置的电气结构的框图；
图3是安装于图1的图像形成装置中的曝光单元的主扫描截面图；
图4是安装于图1的图像形成装置中的曝光单元的副扫描截面图；
图5是表示偏转光束成像的透视图；
图6是作为曝光单元的构成要素之一的偏转器的示意图；
图7是作为曝光单元的构成要素之一的偏转器的示意图；
图8是表示曝光单元及曝光控制部的结构的框图；
图9A至图9F是第一实施方式中的由偏转器引起的光束扫描的示意图；
图10A至图10C是第一实施方式中的偏转镜面上的偏转光束的光斑形状的示意图；
图11是安装于本发明的第二实施方式中的图像形成装置中的曝光单元的副扫描截面图；
图12A至图12F是第二实施方式中的由偏转器偏转的光束扫描的示意图；
图13A至图13C是第二实施方式中的偏转镜面上的入射光束的光斑形状的示意图；
图14是安装于第三实施方式中的图像形成装置的曝光单元的副扫描截面图；
图15是表示第三实施方式中偏转光束成像的透视图；
图16A至图16F是由偏转器引起的光束扫描的示意图；
图17A至图17C是从图16B的P-P线看去的偏转镜面上的光束反射的示意图；
图18A至图18C是第一实施方式中的偏转镜面上的入射光束的光斑形状的示意图；
图19A至图19C是安装于本发明的图像形成装置的第四实施方式中的曝光单元的一部分的示意图；
图20A至图20C是第四实施方式中的偏转镜面上的光束的光斑形状的示意图；
图21A至图21C是表示被扫描面上的光束旋转的模式图。
图1是本发明的图像形成装置的一个实施方式的示意图。此外，图2是表示图1中的图像形成装置的电气结构的框图。该图像形成装置为所谓的四循环式彩色打印机。在该图像形成装置中，在按照来自用户的成像请求而从主计算机等外部装置向主控制器11提供打印指令后，按照来自该主控制器11的CPU 111的打印指令，引擎控制器10控制引擎部EG的各部，在复印纸、转印纸、用纸以及OHP透明胶片等纸张上形成与打印指令相对应的图像。
在该引擎部EG中设有可在图1的箭头方向(副扫描方向)上自由旋转的感光体2。此外，沿着该旋转方向，在感光体2的周围分别配置有充电单元3、旋转显影单元4以及清洁部(图中未示出)。充电控制部103电连接在充电单元3上，以向其施加预定的充电偏压。通过施加该偏压使得感光体2的外周表面被均匀地充电至预定的表面电位。此外，所述感光体2、充电单元3以及清洁部一体地构成感光体盒，感光体盒可作为一个整体相对于装置主体5自由装卸。
然后，从曝光单元6向通过该充电单元3充电的感光体2的外周表面照射光束L。该曝光单元6基于来自后述曝光控制部的电信号在感光体2上扫描光束L，从而形成与图像信号相对应的静电潜像。如此，曝光单元6即为本发明的光扫描装置，后面将对其结构及动作进行详细说明。
如此形成的静电潜像通过显影单元4进行调色剂显影。即，在本实施方式中，显影单元4包括：旋转自如地设置在轴中心上的支承框架40，以及作为相对于支承框架40可自由装卸的盒而构成，并在其中分别储存了各色调色剂的黄色显影器4Y、品红色显影器4M、蓝色显影器4C及黑色显影器4K。然后，若基于来自引擎控制器10的显影器控制部104的控制指令而旋转驱动显影单元4，并且所述显影器4Y、4C、4M、4K有选择地与感光体2接触，或者被定位在隔着预定间隙相对的预定的显影位置上，则从设置在所述显影器上并承载有所选颜色的调色剂的显影辊44向感光体2的表面施加调色剂。由此，以选择的调色剂颜色来显影感光体2上的静电潜像。
如上所述，通过显影单元4显影的调色剂图像在一次转印区域TR1内被一次转印到转印单元7的中间转印带71上。转印单元7包括：架设在多个辊72、73等上的中间转印带71，和通过旋转驱动辊73而使中间转印带71向预定的旋转方向旋转的驱动部(图中未示出)。
此外，在辊72的附近配置有：转印带清洁器(图中未示出)、浓度传感器76(图2)以及垂直同步传感器77(图2)。其中，浓度传感器76与中间转印带71的表面相对设置，以便对形成于中间转印带71外周表面上的补丁图像的光学浓度进行测量。此外，垂直同步传感器77是用于检测中间转印带71的基准位置的传感器，起着垂直同步传感器的作用，用于获得与中间转印带71向副扫描方向的旋转驱动关联输出的同步信号、即垂直同步信号Vsync。然后，在该装置中，为了使各部的动作时刻相一致并正确地重叠各色调色剂图像，装置各部的动作是基于该垂直同步信号Vsync来进行控制的。
另外，在将彩色图像向纸张上转印时，使形成于感光体2上的各色调色剂图像在中间转印带71上重叠从而形成彩色图像，并将彩色图像二次转印到被从纸盒8一页页取出并沿着搬运路径F而搬运到二次转印区域TR2来的纸张上。
此时，为了将中间转印带71上的图像正确转印到纸张上的预定位置，对将纸张送入二次转印区域TR2的时刻进行管理。具体地说，在搬运路径F上，在二次转印区域TR2的紧前方设置闸辊81，从而通过闸辊81与中间转印带71的绕转移动的时刻一致地旋转，来将纸张在预定的时刻送入二次转印区域TR2。
此外，如此形成有彩色图像的纸张经由定影单元9及排出辊82而被搬运到设置于装置主体5的上表面部分的排出托盘部51。此外，当在纸张的双面形成图像时，如上述那样使在单面形成了图像的纸张通过排出辊82而转回移动。从而使得纸张沿着反转搬运路径FR而被搬运。然后，在闸辊81的前面再次进入搬运路径F，但此时，在二次转印区域TR2中与中间转印带71抵接并被转印图像的纸面，是与先前被转印了图像的面相反的面。如此，可以在纸张的双面形成图像。
另外，在图2中，标号113为设置于主控制器11上的图像存储器，用于存储从主计算机等外部装置通过接口112而传来的图像数据，标号106为ROM，用于存储CPU 101执行的运算程序或者用于控制引擎部EG的控制数据等，此外，标号107为RAM，用于暂时存储CPU 101中的运算结果或其他的数据。
图3是表示安装在图1的图像形成装置中的曝光单元的结构的主扫描截面图。此外，图4是曝光单元的副扫描截面图。此外，图5是表示扫描光束成像的透视图。此外，图6及图7是作为曝光单元的一个结构要素的偏转器的示意图。此外，图8是表示曝光单元及曝光控制部的结构的框图。下面，参照这些附图，对曝光单元6的结构及动作进行详细说明。
该曝光单元6具有曝光框体61。另外，在曝光框体61上固定有单一的激光光源62，从激光光源62可射出光束。如图8所示，该激光光源62与曝光控制部102的光源驱动部102a电连接。因此，光源驱动部102a按照图像数据对激光光源62进行打开/关闭控制，从而从激光光源62射出根据图像数据而调制的光束。如此，在本实施方式中，激光光源62相当于本发明的“光源”。
而且，为了使来自激光光源62的光束在感光体2的表面(被扫描面)上扫描曝光，在该曝光框体61的内部设有准直透镜(第一光学系统)63、镜子64、偏转器65、扫描透镜66以及折返镜67。即，来自激光光源62的光束在被准直透镜63光束整形为适当大小的平行光后，如图4所示，相对于与偏转器65的偏转镜面651的摆动轴(相当于本发明的“驱动轴”)AX垂直的基准面SS成锐角γ而向偏转镜面651入射。
该偏转器65是使用微加工技术形成的，可使被偏转镜面651反射的光束在主扫描方向X偏转，所述微加工技术是指应用半导体制造技术将微小机械一体地形成在半导体基板上。更具体地说，偏转器65如下构成。
如图6及图7所示，在该偏转器65中，单晶硅基板(下面称为“硅基板”)652起着本发明的“支承部件”的作用，另外还通过加工该硅基板652的一部分而设置可动板653。该可动板653通过扭簧654而被弹性支承在硅基板652上，并绕着摆动轴AX自由摆动，所述摆动轴AX在与主扫描方向X大体正交的副扫描方向Y上延伸。另外，在可动板653的中央部分形成有铝膜等，以作为偏转镜面651。而且，在该实施方式中，可动板653如图6所示被加工成在主扫描方向上延伸的细长形状。
此外，如图7所示，在硅基板652的大体中央部设有凹部652a，使得可动板653可绕着摆动轴AX摆动。另外，在凹部652a的内底面上与可动板653的两端部相对的位置上分别固定有电极658a、658b(参照图7)。所述两个电极658a、658b起着用于驱动可动板653绕着摆动轴AX摆动的摆动用电极的作用。即，所述摆动用电极658a、658b与曝光控制部102的摆动驱动部102b电连接，通过向电极施加电压而在该电极与偏转镜面651之间作用静电吸附力，从而将偏转镜面651的一个端部吸向该电极一侧。因此，如果从摆动驱动部102b向摆动用电极658a、658b交替施加预定电压，则可以使偏转镜面651以扭簧654为摆动轴AX往复振动。另外，如果将该往复振动的驱动频率设为偏转镜面651的共振频率，则可以增大偏转镜面651的振幅，使偏转镜面651的端部移位至接近电极658a、658b的位置。此外，由于偏转镜面651的端部通过共振而到达与电极658a、658b接近的位置，因而电极658a、658b也有助于偏转镜面651的驱动，并可以通过端部与平面部的两个电极使振动维持更稳定。
另外，在本实施方式中，是通过静电吸附力来使偏转镜面651往复振动的，但也可以通过电磁力来使之振动。这里，对于用电磁力驱动偏转镜面651的方案，由于是已经公知的技术，故这里省去说明。
下面返回图3及图4继续对曝光单元6进行说明。如上述那样通过偏转器65扫描的扫描光束从偏转器65射向感光体2，该扫描光束通过相当于本发明的“第二光学系统”的扫描透镜66及折返镜67而在感光体2上成像，并在感光体表面上形成光束Ls的光斑。由此，如图5所示，扫描光束与主扫描方向X平行扫描，从而在感光体2上，在扫描位置上形成在主扫描方向X上延伸的线形潜像。
另外，在本实施方式中，如图3所示，来自偏转器65的扫描光束的始点与终点被折返镜69a～69c导入同步传感器60。即，在本实施方式中，使同步传感器60作为水平同步用读取传感器起作用，用于获得主扫描方向X上的同步信号、即水平同步信号。
接着，参照图4、图9A至图9F、以及图10A至图10C，对本实施方式为缓和光束旋转现象而采用的具体的结构进行详细说明。图9A至图9F是由偏转器引起的光束的扫描的示意图；图10A至图10C是偏转镜面上的入射光束的光斑形状的示意图。在本实施方式中，从激光光源62入射到偏转镜面651上的光束Li是截面形状为近似椭圆形的平行光束，其从偏转镜面651的正面一侧入射。
此处，分别对摆动角θ为零、以及最大角(+θmax)、(-θmax)时的光束的偏转动作分开进行说明。此外，图9A至图9F(在后说明的图12A至图12F以及图16A至图16F)中的标号SL表示在入射光束Li向偏转镜面651入射的入射位置上，偏转镜面651与基准面SS交叉而形成的交线，即本发明的“基准线”。
首先，在摆动角θ为零(在本实施方式中，入射光束Li的光轴OAi相对于基准线SL垂直)时，偏转镜面651上形成有如图10B所示的光束光斑BSi，但在本实施方式中，在镜宽方向Y上，入射光束Li的光斑尺寸Hbs被形成得比偏转镜面651的宽度Hb大。即，入射光束Li处于相对于偏转镜面651溢出的状态，从而只是该入射光束Li的中心部分被偏转镜面651反射，并作为扫描光束Ls被导入扫描透镜66中。而且，此时(偏转角θ为零)不发生光束旋转，从而入射光束Li的中心轴CLi与出射光束(扫描光束)Ls的中心轴CLs完全一致，且它们与基准线SL基本一致。
然后，若偏转镜面651摆动，摆动角θ变大，则如图9D及图9F所示，入射光束Li的中央部分，与摆动角θ为零时一样，在与基准面SS同一高度的位置上被偏转镜面651反射，而其一侧部分偏向基准面SS的下侧，另一侧部分则偏向基准面SS的上侧，并分别被偏转镜面651反射。然后，若摆动角θ为最大角(+θmax)，则如图10A所示，偏转镜面651上的入射光束Li的光斑BSi大幅旋转，从而入射光束Li的中心轴CLi相对于基准线SL大幅倾斜。由于这种现象而产生光束旋转。关于这一点，在向反方向摆动时也同样会发生(参照图10C)。
然而，在本实施方式中，由于当如上述那样摆动角θ为零时，入射光束Li的光斑尺寸Hbs被构成得比偏转镜面651的宽度Hb大，所以，当摆动角θ不为零时，Hbs＞Hb的关系也成立。因此，入射光束Li处于相对于偏转镜面651溢出的状态，从而只有入射光束Li的中心部分被偏转镜面651反射，并作为扫描光束Ls被导入扫描透镜66。因此，在发生了光束旋转的时候，出射光束(扫描光束)Ls的中心轴CLs接近摆动角θ为零时的中心轴CLs(图10B)。即，即使入射光束Li大幅旋转，扫描光束Ls的旋转也能被缓和。其结果是，感光体2的表面上的光斑的旋转也可以缓和。
此外，在本实施方式中，如图10A及图10C所示，即使在摆动角θ为最大角(+θmax)、(-θmax)时，在主扫描方向X上，入射光束Li的光斑长度Has比偏转镜面651的长度Ha短。因此，在扫描范围内，能够可靠防止入射光束Li在主扫描方向X上从偏转镜面651溢出，并可以使光束高效地偏转到感光体2的表面。其结果是，可以遍布扫描范围的整个区域而在感光体表面形成明亮的光斑。并且，无论摆动角θ的值是多少，由偏转镜面651所反射的光束量(图10A至图10C的斜线区域)的变动都小，从而可以得到遍布扫描范围的整个区域的近乎均匀的光量。
如以上所述，根据本实施方式，虽然使光束Li相对于偏转镜面651斜入射，但是因为在镜宽方向Y上，入射光束Li相对于偏转镜面651以溢出状态入射，所以可以以抑制光斑旋转的优良的扫描特性使光束在感光体2的表面上扫描。
此外，为了达成上述溢出状态，为了在镜宽方向Y上，使偏转镜面651比入射光束Li的光斑BSi小，在本实施方式中，将可动板653加工成细长形状，从而使镜宽方向Y上的宽度Hb比以往装置大幅减小。因此，在这样构成的曝光单元6中，可动板653的重量被减轻，从而可以比以往装置更高速且稳定地摆动可动板653。其结果是，可以在感光体2的表面上高速且稳定地扫描光束，从而稳定地进行潜像的形成。
(第二实施方式)
图11是安装于本发明的第二实施方式中的图像形成装置中的曝光单元的副扫描截面图。另外，由于其他基本的结构分别与第一实施方式基本相同，所以标有相同标号略去说明。而且，图12A至图12F是第二实施方式中的由偏转器偏转的光束的扫描的示意图。此外，图13A至图13C是第二实施方式中的偏转镜面上的入射光束的光斑形状的示意图。以下，参照图11、图12A至图12F以及图13A及图13C，对本实施方式为缓和光束旋转现象而采用的具体结构进行详细说明。在本实施方式中，从激光光源62入射到偏转镜面651的光束Li是截面形状呈近似椭圆形的平行光束，其从偏转镜面651的正面一侧入射。此处，分别对摆动角θ为零以及最大角(+θmax)、(-θmax)时光束的偏转动作分开进行说明。
首先，当摆动角θ为零(在本实施方式中，入射光束Li的光轴OAi与基准线SL正交)时，在偏转镜面651中形成如图13B所示的光斑BSi，但是在本实施方式中，在镜宽方向Y上，偏转镜面651的尺寸Hb和该偏转镜面651上的光斑BSi的尺寸Hbs满足以下两个条件：
(2-1)当在扫描范围内，并且入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度为直角时：
偏转镜面651上的入射光束Li的光斑尺寸Hbs为偏转镜面651的宽度Hb以下；
(2-2)当在扫描范围内，并且上述角度为最大值或最小值时：
偏转镜面651上的入射光束Li的光斑尺寸Hbs比偏转镜面651的宽度Hb大。
此处，对条件(2-1)及条件(2-2)的意义进行说明。在条件(2-1)中，入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度为直角，从而不发生光束旋转。并且，由于满足了Hbs≤Hb这一不等式，所以，在偏转镜面651中，在镜宽方向Y上，全部入射光束Li都被反射，并经由扫描透镜66及折返镜67而在感光体2上成像，从而在感光体表面形成光束Ls的光斑。因此，可以使从激光光源62射出的光束在感光体2的表面上高效地成像，从而可以在感光体表面上形成明亮的光斑。
此外，若偏转镜面651的摆动角θ从零开始变化，则偏转镜面651产生变位，从而入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度从直角开始增加或减少。例如，如图12D至图12F所示，若摆动角θ增加，则上述角度减小，当到了扫描范围的端部，即摆动角θ为最大值(+θmax)时，上述角度为(90-θmax)，为最小值。随着这样的角度变化就产生光束旋转。即，入射光束Li的中央部分在与基准面SS高度相同的位置上被偏转镜面651反射，但随着角度变化，入射光束Li的一侧部分偏向基准面SS的下侧，另一侧部分偏向基准面SS的上侧，并分别在偏转镜面651上被反射。其结果是，发生光束旋转，例如当摆动角θ为最大值(+θmax)时，如图13A所示，偏转镜面651上的入射光束Li的光斑BSi大幅旋转。此时的入射光束Li的中心轴CLi相对于基准线SL大幅倾斜。关于这一点，在向反方向摆动时也同样会发生(参照图13C)。
可是，在本实施方式中，由于除了条件(2-1)之外还满足条件(2-2)，所以在摆动角θ增大的过程中，或是为最大值时，在镜宽方向Y上，入射光束Li的光斑尺寸Hbs比偏转镜面651的宽度Hb大。而且，在Hbs＞Hb时，入射光束Li处于相对于偏转镜面651溢出的状态，并只是入射光束Li的一部分被偏转。即，虽然入射光束Li的中央部分在与基准面SS高度相同的位置上被偏转镜面651反射，但是其一侧部分偏向基准面SS的下侧，处于下方部分欠缺的状态，而另一侧部分偏向基准面SS的上侧，处于上方部分欠缺的状态，并分别在偏转镜面651上被反射。其结果是，在溢出状态下，出射光束(扫描光束)Ls的中心轴CLs接近摆动角θ为零时的中心轴CLs(图13B)。即，即使入射光束Li大幅旋转，扫描光束Ls的旋转也能被缓和。其结果是，也可以缓和感光体2的表面上的光斑的旋转。
此外，在本实施方式中，如图13A及图13C所示，即使当摆动角θ为最大角(+θmax)、(-θmax)时，在主扫描方向X上，入射光束Li的光斑长度Has被构成得比偏转镜面651的长度Ha短。因此，在扫描范围内，可以可靠防止入射光束Li在主扫描方向X上从偏转镜面651溢出，从而可以使光束高效地偏转到感光体2的表面。
如上所述，根据本实施方式，虽然使光束Li相对于偏转镜面651斜入射，但是在扫描范围的端部一侧，因为在镜宽方向Y上，入射光束Li相对于偏转镜面651以溢出状态入射，所以可以以抑制光斑旋转的优良的扫描特性使光束在感光体2的表面上扫描。而且，由此可以在感光体2的表面上稳定地形成潜像。
此外，为了满足上述条件(2-2)，为了在镜宽方向Y上，使偏转镜面651比入射光束Li的光斑BSi小，在本实施方式中，将可动板653加工成细长形状，从而使镜宽方向Y上的宽度Hb比以往装置大幅减小。因此，在这样构成的曝光单元6中，可动板653的重量被减轻，从而可以比以往装置更高速且稳定地摆动可动板653。其结果是，可以在感光体2的表面上高速且稳定地扫描光束，从而稳定地进行潜像的形成。
(第三实施方式)
图14是安装于第三实施方式中的图像形成装置的曝光单元的副扫描截面图。此外，图15是表示第三实施方式中偏转光束的成像的透视图。在本第三实施方式的装置中，为了使来自激光光源62的光束在感光体2的表面(被扫描面)上扫描曝光，在曝光框体61的内部设有准直透镜631、柱面透镜632、镜64、偏转器65、第一扫描透镜66以及折返镜67。即，如图14所示，来自激光光源62的光束在由准直透镜631光束整形为适当大小的平行光之后，向只在副扫描方向Y上具有聚光性的柱面透镜632入射。然后，该平行光只在副扫描方向上会聚，并在偏转器65的偏转镜面65 1附近的位置形成线形图像。这样，在本实施方式中，准直透镜631及柱面透镜632作为使来自激光光源62的光束在副扫描方向Y上会聚的光束整形系统(第一光学系统)63而起作用。此外，如同一附图所示，光束整形系统63使会聚的光束Li相对于与偏转器65的偏转镜面651的摆动轴(相当于本发明的“驱动轴”)AX垂直的基准面SS成锐角γ而向偏转镜面651入射。
此外，由偏转器65扫描的扫描光束朝向感光体2从偏转器65射出，该扫描光束Ls经由相当于本发明“第二光学系统”的扫描透镜66及折返镜67而在感光体2上成像，从而在感光体表面上形成光束Ls的光斑。由此，如图15所示，扫描光束Ls与主扫描方向X平行地扫描，并在感光体2上，在扫描位置形成在主扫描方向X上延伸的线形潜像。另外，由于其他基本结构与第一实施方式大致相同，所以标有相同标号并略去说明。
下面，参照图14、图16A至图16F、图17A至图17C以及图18A至图18C，对本实施方式为缓和光束旋转现象而采用的具体的结构进行详细说明。图16A至图16F是由偏转器引起的光束的扫描的示意图；图17A至图17C是从图16B的P-P线看到的偏转镜面上的光束的反射的示意图；图18A至图18C是第一实施方式中的偏转镜面上的入射光束的光斑形状的示意图。在本实施方式中，从激光光源62入射到偏转镜面651上的光束Li是截面形状呈近似椭圆形的会聚光束，其从偏转镜面651的正面一侧入射。此外，该会聚光束Li的光腰BW通常形成在从偏转镜面651离开的位置。
此处，分别对摆动角θ为零以及最大角(+θmax)、(-θmax)时的光束的偏转动作分开进行说明。首先，当摆动角θ为零(在本实施方式中，入射光束Li的光轴OAi与基准线SL正交)时，在偏转镜面651中形成如图18B所示的光斑BSi，但是在本实施方式中，在镜宽方向Y上，偏转镜面651的尺寸Hb和该偏转镜面651上的光斑BSi的尺寸Hbs满足以下两个条件：
(3-1)当在扫描范围内，并且入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度为直角时：
偏转镜面651上的入射光束Li的光斑尺寸Hbs为偏转镜面651的宽度Hb以下；
(3-2)当在扫描范围内，并且上述角度为最大值或最小值时：
偏转镜面651上的入射光束Li的光斑尺寸Hbs比偏转镜面651的宽度Hb大。
此处，对条件(3-1)及条件(3-2)的意义进行说明。在条件(3-1)中，入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度为直角，从而不发生光束旋转。并且，由于满足了Hbs≤Hb这一不等式，所以，在偏转镜面651中，在镜宽方向Y上，全部入射光束Li都被反射，并经由扫描透镜66及折返镜67而在感光体2上成像，从而在感光体表面形成光束Ls的光斑。因此，可以使从激光光源62射出的光束在感光体2的表面上高效地成像，从而可以在感光体表面上形成明亮的光斑。
此外，若偏转镜面651的摆动角θ从零开始变化，则偏转镜面651产生变位，从而入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度从直角开始增加或减少。例如，如图16D至图16F所示，若摆动角θ增加，则上述角度减小，当到了扫描范围的端部，即摆动角θ为最大值(+θmax)时，上述角度为(90-θmax)，为最小值。随着这样的角度变化就产生光束旋转。即，入射光束Li的中央部分在与基准面SS高度相同的位置上被偏转镜面651反射，但随着角度变化，入射光束Li的一方偏向基准面SS的下侧，另一方偏向基准面SS的上侧，并分别在偏转镜面651上被反射。其结果是，发生光束旋转，例如当摆动角θ为最大值(+θmax)时，如图18A所示，偏转镜面651上的入射光束Li的光斑BSi大幅旋转。此时的入射光束Li的中心轴CLi相对于基准线SL大幅倾斜。关于这一点，在向反方向摆动时也同样会发生(参照图18C)。
可是，在本实施方式中，由于除了条件(3-1)之外还满足条件(3-2)，所以在摆动角θ增大的过程中，或是为最大值时，在镜宽方向Y上，入射光束Li的光斑尺寸Hbs比偏转镜面651的宽度Hb大。而且，在Hbs＞Hb时，入射光束Li处于相对于偏转镜面651溢出的状态，并只是入射光束Li的一部分被偏转。即，虽然入射光束Li的中央部分在与基准面SS高度相同的位置上被偏转镜面651反射，但是其一侧部分偏向基准面SS的下侧，处于下方部分欠缺的状态，而另一侧部分偏向基准面SS的上侧，处于上方部分欠缺的状态，并分别在偏转镜面651上被反射。其结果是，在溢出状态下，射出光束(扫描光束)Ls的中心轴CLs接近摆动角θ为零时的中心轴CLs(图18B)。即，即使入射光束Li大幅旋转，扫描光束Ls的旋转也能被缓和。其结果是，也可以缓和感光体2的表面上的光斑的旋转。
此外，在本实施方式中，如图18A及图18C所示，即使当摆动角θ为最大角(+θmax)、(-θmax)时，在主扫描方向X上，入射光束Li的光斑长度Has被构成得比偏转镜面651的长度Ha短。因此，在扫描范围内，可以可靠防止入射光束Li在主扫描方向X上从偏转镜面651溢出，从而可以使光束高效地偏转到感光体2的表面。
如上所述，根据本实施方式，虽然使光束Li相对于偏转镜面651斜入射，但是在扫描范围的端部一侧，因为在镜宽方向Y上，入射光束Li相对于偏转镜面651以溢出状态入射，所以可以以抑制光斑旋转的优良的扫描特性使光束在感光体2的表面上扫描。而且，由此可以在感光体2的表面上稳定地形成潜像。
此外，为了满足上述条件(3-2)，为了在镜宽方向Y上，使偏转镜面651比入射光束Li的光斑BSi小，在本实施方式中，将可动板653加工成细长形状，从而使镜宽方向Y上的宽度Hb比以往装置大幅减小。因此，在这样构成的曝光单元6中，可动板653的重量被减轻，从而可以比以往装置更高速且稳定地摆动可动板653。其结果是，可以在感光体2的表面上高速且稳定地扫描光束，从而稳定地进行潜像的形成。
(第四实施方式)
但是，从光束整形系统63射出的会聚光束Li的光腰BW的形成位置是任意的，也可以构成光束整形系统63，使得光腰BW形成在比第三实施方式的光腰BW(参照图17A至图17C)更靠近偏转镜面651的位置。以下，参照图19A至图19C以及图20A至图20C对第四实施方式进行说明。
图19A至图19C是安装于本发明的图像形成装置的第四实施方式中的曝光单元的一部分的示意图，示出了从图16B的P-P线看到的偏转镜面上的光束的反射。此外，图20A至图20C是偏转镜面上的光束的光斑形状的示意图。另外，本实施方式中的图像形成装置只是会聚光束Li的光腰BW与第三实施方式不同，其余结构与第三实施方式相同。
在第四实施方式中，如图19A至图19C所示，会聚光束Li的光腰BW形成在偏转镜面651的变位范围内。即，在偏转镜面651摆动变位的过程中，光腰BW定位在偏转镜面651上。因此，形成于偏转镜面651上的光斑BSi的形状与第三实施方式有一些不同。
首先，当摆动角θ为零(在本实施方式中，入射光束Li的光轴OAi与基准线SL正交)时，在偏转镜面651中形成如图20B所示的光斑BSi，但是在本实施方式中，也与第三实施方式一样，在镜宽方向Y上，偏转镜面651的尺寸Hb和该偏转镜面651上的光斑BSi的尺寸Hbs满足上述两个条件(3-1)(3-2)。因此，由于摆动角θ为零，所以入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度为直角，从而不发生光束旋转。并且，由于满足了Hbs≤Hb这一不等式，所以，在偏转镜面651中，在镜宽方向Y上，全部入射光束Li都被反射，并经由扫描透镜66及折返镜67而在感光体2上成像，从而在感光体表面形成光束Ls的光斑。因此，可以使从激光光源62射出的光束在感光体2的表面上高效地成像，从而可以在感光体表面上形成明亮的光斑。
此外，若偏转镜面65 1的摆动角θ从零开始变化，则与第三实施方式一样，偏转镜面651产生变位，从而入射光束Li的光轴OAi与基准线SL的角度从直角开始增加或减少，产生光束旋转。例如，当摆动角θ为最大角(+θmax)时，如图20A所示，偏转镜面651上的入射光束Li的光斑BSi大幅旋转。此时的入射光束Li的中心轴CLi相对于基准线SL大幅倾斜。关于这一点，在向反方向摆动时也同样会发生(参照图20C)。
然而，在本实施方式中，由于也满足条件(3-1)及条件(3-2)，所以根据与第三实施方式同样的理由，可以缓和感光体2表面上的光斑的旋转。此外，如图20A及图20C所示，即使当摆动角θ为最大角(+θmax)、(-θmax)时，在主扫描方向X上，入射光束Li的光斑长度Has被构成得比偏转镜面651的长度Ha短。因此，在扫描范围内，可以可靠防止入射光束Li在主扫描方向X上从偏转镜面651溢出，从而可以使光束高效地偏转到感光体2的表面。
此外，在本实施方式中，由于光腰BW被形成在偏转镜面651的变位范围内，所以，与第三实施方式相比可以抑制扫描范围内的光量变动。这是由于在偏转镜面651变位过程中间，入射光束Li的光腰BW位于偏转镜面651上的缘故。即，如图20A及图20C所示，偏转镜面651上的入射光束Li的光斑BSi在光腰BW的形成位置被扎起来，呈近似葫芦形。因此，光斑BSi中从偏转镜面651溢出的溢出量比第三实施方式减少，从而可以提高由偏转镜面651所反射的光束Ls的光量。其结果是，可以抑制在扫描范围的端部一侧的光量下降，进而可以抑制扫描范围内的光量变动。
(其他)
此外，本发明并不仅限于上述实施方式，只要不脱离其主旨，可以进行上述之外的各种变化。例如，偏转器65可以采用以往公知的检流计镜、多面反射镜等，本发明也可适用于使光束向该偏转器斜入射的曝光单元。
而且，在上述实施方式中，使光束相对于偏转镜面651从其正面一侧入射，但是，本发明的适用对象不仅限于此，也可适用于使光束相对于基准面SS从其一侧(或者下侧)或另一侧(或者上侧)斜入射的曝光单元全体。
工业实用性
虽然将本发明中的光扫描装置用作彩色图像形成装置的曝光单元，但本发明的适用对象并不仅限于此。即，可以用作在感光体等潜像载体上扫描光束而形成静电潜像，并通过调色剂对该静电潜像进行显影而形成调色剂图像的图像形成装置的曝光单元。当然，光扫描装置的适用对象并不仅限于安装在图像形成装置中的曝光单元，也可适用于所有使光束在被扫描面上扫描的光扫描装置。