專利名稱：光掃描裝置及圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使光束在被掃描面上在主掃描方向上進(jìn)行掃描的光掃描裝置，以及使用該裝置形成靜電潛像的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
使用這種光掃描裝置的裝置例如有激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)以及傳真裝置等圖像形成裝置。例如在專利文獻(xiàn)1中，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)而調(diào)制的激光束通過準(zhǔn)直透鏡、第一柱面透鏡及反射鏡向偏轉(zhuǎn)器入射并被偏轉(zhuǎn)。更具體地說，專利文獻(xiàn)1中記載的裝置如下構(gòu)成。
在該光掃描裝置中，使從半導(dǎo)體激光器射出的激光束通過準(zhǔn)直透鏡及柱面透鏡，從而將其整形為截面形狀為在主掃描方向延伸的橫長(zhǎng)橢圓形的激光束。然后，該激光束沿著主掃描平面向偏轉(zhuǎn)器的反射鏡入射。
在該裝置中，為了消除特別是在將多面反射鏡或者檢流計(jì)鏡用作偏轉(zhuǎn)器時(shí)而產(chǎn)生的各種問題，使用了利用微加工技術(shù)而制造的偏轉(zhuǎn)器。即，利用光刻技術(shù)與蝕刻技術(shù)，將水晶、玻璃、硅等基板加工成在框架內(nèi)一體地形成了激勵(lì)線圈、反射鏡及鋼弦的光偏轉(zhuǎn)鏡。然后，在裝備了該光偏轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)器中，通過向激勵(lì)線圈施加電壓使得反射鏡繞著與主掃描方向大體垂直的擺動(dòng)軸擺動(dòng)，并使入射到反射鏡的激光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
然后，被偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)了的激光束通過掃描透鏡及第二柱面透鏡在成像體(相當(dāng)于本發(fā)明的“潛像載體”)上成像。如此，在成像體上形成與圖像數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的靜電潛像。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開昭63-279220號(hào)公報(bào)(第6頁，圖2、圖3)。
但是，作為對(duì)使用了偏轉(zhuǎn)器的光掃描裝置的要求，例如有裝置的小型化以及光掃描的高速化，為了滿足這些要求，相當(dāng)于本發(fā)明的“可動(dòng)部件”的反射鏡的小型化就變得十分重要。然而，在專利文獻(xiàn)1記載的裝置中，就需要設(shè)計(jì)反射鏡，使得在主掃描方向上，反射鏡比反射鏡上的激光束直徑長(zhǎng)得足夠多。即，在以往裝置中，由于采用了激光束沿著主掃描平面向反射鏡入射的結(jié)構(gòu)，因而即使當(dāng)反射鏡的擺動(dòng)角θ為零時(shí)，激光束在主掃描平面中也會(huì)相對(duì)于反射鏡的法線有角度地入射。此時(shí)，反射鏡斜著截切激光束，為了反射整個(gè)光束，就需要在主掃描方向上比光束直徑大的反射面。另外，如果考慮反射鏡向激光束的入射角增大的方向擺動(dòng)的情形，則由于反射鏡截切激光束的角度進(jìn)一步變?yōu)殇J角，因而需要更大的反射面。這對(duì)于高速化來說是一個(gè)很大的障礙。
此外，主掃描方向上的反射鏡變長(zhǎng)，不只是單單產(chǎn)生反射鏡的重量增大的問題，而且還產(chǎn)生了被驅(qū)動(dòng)繞著擺動(dòng)軸擺動(dòng)的反射鏡的慣性力矩增大的問題。因此，對(duì)于反射鏡的高速擺動(dòng)來說很不利。
更進(jìn)一步，當(dāng)使反射鏡高速擺動(dòng)時(shí)，由于擺動(dòng)的反射鏡與周圍空氣摩擦生熱，所以，需要對(duì)這一點(diǎn)給予充分的考慮。即，在反射鏡的周圍產(chǎn)生熱，并由于該熱影響而在反射鏡的周圍空間內(nèi)產(chǎn)生空氣波動(dòng)。然后，在以往的裝置中，由于光束通過產(chǎn)生了波動(dòng)的空間，所以該空間內(nèi)的空氣折射率發(fā)生變化，從而產(chǎn)生光束的掃描位置偏移，導(dǎo)致圖像品質(zhì)的降低。尤其是，若為了謀求裝置的小型化而將裝置各個(gè)部分，例如反射鏡和框架鄰近配置，則反射鏡通過框架附近時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的空氣阻力，從而熱影響加大。
這樣，為了謀求光掃描裝置的小型化及光掃描的高速化，裝置各部分的小型化、位置關(guān)系是當(dāng)然要考慮的，除此之外還需要充分考慮反射鏡(可動(dòng)部件)的擺動(dòng)所伴有的發(fā)熱所帶來的影響。然而，在以往裝置中，對(duì)這幾點(diǎn)的研究、考慮并不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種小型的、并且可以使光束在被掃描面上高速掃描的光掃描裝置及使用了該裝置的圖像形成裝置。
本發(fā)明是一種使光束在被掃描面上在主掃描方向上掃描的光掃描裝置，為了達(dá)成上述目的，其特征在于，包括偏轉(zhuǎn)單元，所述偏轉(zhuǎn)單元具有可動(dòng)部件，所述可動(dòng)部件具有將所入射的光束向所述被掃描面反射的偏轉(zhuǎn)鏡面；第一鄰接部，在與所述主掃描方向大體垂直的擺動(dòng)軸方向的兩側(cè)，與所述可動(dòng)部件僅離開第一距離并與所述可動(dòng)部件鄰接而被固定配置；第二鄰接部，在所述主掃描方向上，與所述可動(dòng)部件僅離開第二距離并與所述可動(dòng)部件鄰接而被固定配置；和梁，被延伸設(shè)置在所述擺動(dòng)軸方向上，并將所述可動(dòng)部件與所述第一鄰接部相連接，支承所述可動(dòng)部件使其繞著所述擺動(dòng)軸自由擺動(dòng)；并且，通過使所述可動(dòng)部件圍繞所述擺動(dòng)軸擺動(dòng)而使入射光束在所述主掃描方向上偏轉(zhuǎn)；光源，射出光束；第一光學(xué)系統(tǒng)，將來自所述光源的光束入射到所述偏轉(zhuǎn)鏡面；其中，所述第一距離比所述第二距離長(zhǎng)，并且，來自所述第一光學(xué)系統(tǒng)的光束自所述偏轉(zhuǎn)鏡面的正面?zhèn)扰c所述偏轉(zhuǎn)鏡面的面法線成銳角而從所述擺動(dòng)軸方向入射到所述偏轉(zhuǎn)鏡面上。
在這樣構(gòu)成的發(fā)明中，為了使光束在主掃描方向上偏轉(zhuǎn)，使可動(dòng)部件繞著擺動(dòng)軸擺動(dòng)。因此，隨著可動(dòng)部件的擺動(dòng)動(dòng)作，在該可動(dòng)部件的周圍產(chǎn)生熱。因此，在本發(fā)明中，為了避免熱影響而在擺動(dòng)軸方向一側(cè)和主掃描方向一側(cè)分別實(shí)施不同的對(duì)策。
在本發(fā)明中，與可動(dòng)部件在擺動(dòng)軸方向上僅相距第一距離并與可動(dòng)部件相鄰地固定配置第一鄰接部，另一方面，與可動(dòng)部件在主掃描方向上僅相距第二距離并與可動(dòng)部件相鄰地固定配置第二鄰接部。因此，通過縮短第一及第二距離可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化，但是如上述那樣熱影響就成了問題。因此，在本發(fā)明中，第一距離構(gòu)成得比第二距離長(zhǎng)。由此，在擺動(dòng)軸方向上可動(dòng)部件與第一鄰接部分開，從而可以降低對(duì)可動(dòng)部件的空氣阻力，進(jìn)而可以降低發(fā)熱量本身。
與此相反，在主掃描方向一側(cè)，由于第二距離也比第一距離短，所以，雖然可以使裝置小型化，但是熱影響比擺動(dòng)軸方向大。即，在主掃描方向上，在可動(dòng)部件的兩端邊緣部分附近產(chǎn)生熱，從而在其周圍空間內(nèi)產(chǎn)生空氣波動(dòng)。然而，在本發(fā)明中，來自第一光學(xué)系統(tǒng)的光束自偏轉(zhuǎn)鏡面的正面?zhèn)扰c偏轉(zhuǎn)鏡面的面法線成銳角而從擺動(dòng)軸方向入射到偏轉(zhuǎn)鏡面上，從而光束通過上述周圍空間以外的空間，即通過偏轉(zhuǎn)鏡面的中央部分附近的空間。因此，可以不受熱影響地使光束進(jìn)行掃描。
此外，如上述那樣使光束正面入射到偏轉(zhuǎn)鏡面上不僅可以消除發(fā)熱所導(dǎo)致的問題，還大大有助于裝置的小型化。即，因?yàn)楣馐鴱钠D(zhuǎn)鏡面的正面一側(cè)入射，所以，當(dāng)偏轉(zhuǎn)鏡面的擺動(dòng)角為零時(shí)，在主掃描平面上，入射光束相對(duì)于偏轉(zhuǎn)鏡面的入射角為零。然后，若偏轉(zhuǎn)鏡面的擺動(dòng)角變大，則雖然在主掃描平面上偏轉(zhuǎn)鏡面截切入射光束的角度為銳角，但是其角度值比以往裝置的大。因此，為覆蓋預(yù)定的掃描范圍而要求的偏轉(zhuǎn)鏡面在主掃描方向上的尺寸比以往裝置的尺寸小。其結(jié)果是，可以使主掃描方向上的偏轉(zhuǎn)鏡面的長(zhǎng)度比較小。
此處，擺動(dòng)軸方向上的偏轉(zhuǎn)鏡面的尺寸可以構(gòu)成得比第一距離短，由此可以縮小擺動(dòng)軸方向上的裝置尺寸，從而進(jìn)一步有利于裝置的小型化及光掃描的高速化。而且，也可以向這樣構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)鏡面入射被整形為在主掃描方向上延伸的細(xì)長(zhǎng)截面形狀的光束。此時(shí)，可以根據(jù)入射光束的形狀將偏轉(zhuǎn)鏡面加工成在主掃描方向上延伸的細(xì)長(zhǎng)形狀。


圖1是本發(fā)明的圖像形成裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖；圖2是表示圖1的圖像形成裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是安裝于圖1的圖像形成裝置中的曝光單元的主掃描剖面圖；圖4是安裝于圖1的圖像形成裝置中的曝光單元的副掃描剖面圖；圖5是表示偏轉(zhuǎn)光束成像的透視圖；圖6是作為曝光單元的結(jié)構(gòu)要素之一的偏轉(zhuǎn)器的示意圖；圖7是作為曝光單元的結(jié)構(gòu)要素之一的偏轉(zhuǎn)器的示意圖；圖8是圖7的A-A線剖面圖；圖9是圖7的B-B線剖面圖；圖10是表示曝光單元及曝光控制部的結(jié)構(gòu)的框圖；圖11是表示可動(dòng)板與光束之間關(guān)系的主掃描剖面圖；
圖12是表示可動(dòng)板與光束之間關(guān)系的副掃描剖面圖；圖13是作為曝光單元的結(jié)構(gòu)要素之一的偏轉(zhuǎn)器的其他實(shí)施方式的示意圖；圖14是作為曝光單元的結(jié)構(gòu)要素之一的偏轉(zhuǎn)器的其他實(shí)施方式的示意圖；圖15是圖14的A-A線剖面圖；圖16是圖14的B-B線剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的圖像形成裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。此外，圖2是表示圖1中的圖像形成裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。該圖像形成裝置是所謂的四循環(huán)式彩色打印機(jī)。在該圖像形成裝置中，在按照來自用戶的成像請(qǐng)求而從主計(jì)算機(jī)等外部裝置向主控制器11提供打印指令后，按照來自該主控制器11的CPU 111的打印指令，引擎控制10控制引擎部EG的各部，在復(fù)印紙、轉(zhuǎn)印紙、用紙以及OHP透明膠片等紙張上形成與打印指令相對(duì)應(yīng)的圖像。
在該引擎部EG中設(shè)有可在圖1的箭頭方向(副掃描方向)上自由旋轉(zhuǎn)的感光體2。此外，沿著該旋轉(zhuǎn)方向，在感光體2的周圍分別配置有充電單元3、旋轉(zhuǎn)顯影單元4以及清潔部(圖中未示出)。充電控制部103電連接在充電單元3上，用于施加預(yù)定的充電偏壓。通過施加該偏壓使得感光體2的外周表面被均勻地充電至預(yù)定的表面電位。此外，所述感光體2、充電單元3以及清潔部一體地構(gòu)成感光體盒，感光體盒可作為一個(gè)整體相對(duì)于裝置主體5自由裝卸。
然后，光束L從曝光單元6向這個(gè)被充電單元3充電的感光體2的外周表面上照射。該曝光單元6基于來自后述曝光控制部的電信號(hào)而在感光體2上掃描光束L，從而形成與圖像信號(hào)相對(duì)應(yīng)的靜電潛像。這樣，曝光單元6就是本發(fā)明中的光掃描裝置，其結(jié)構(gòu)及動(dòng)作將在后面進(jìn)行詳細(xì)敘述。
這樣形成的靜電潛像通過顯影單元4被調(diào)色劑顯影。即，在本實(shí)施方式中，顯影單元4包括被旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)于軸中心的支撐框架40，和作為相對(duì)于支撐框架40可自由拆裝的盒體而構(gòu)成且內(nèi)置各種顏色調(diào)色劑的黃色顯影器4Y、品紅色顯影器4M、藍(lán)色顯影器4C及黑色顯影器4K。而且，若基于來自引擎控制器10的顯影器控制部104的控制指令而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)顯影單元4，并且所述顯影器4Y、4C、4M、4K有選擇地與感光體2接觸，或者被定位在隔著預(yù)定間隙相對(duì)的預(yù)定的顯影位置上，則從設(shè)置在所述顯影器上并承載有所選顏色的調(diào)色劑的顯影輥44向感光體2的表面施加調(diào)色劑。由此，感光體2上的靜電潛像就以選擇的調(diào)色劑顏色顯影。
如上述那樣被顯影單元4顯影的調(diào)色劑圖像在一次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR1內(nèi)被一次轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印單元7的中間轉(zhuǎn)印帶71上。轉(zhuǎn)印單元7包括架設(shè)在多個(gè)輥72、73等上的中間轉(zhuǎn)印帶71，和通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輥73而使中間轉(zhuǎn)印帶71向預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部(圖中未示出)。
此外，在輥72的附近配置有轉(zhuǎn)印帶清潔器(圖中未示出)、濃度傳感器76(圖2)以及垂直同步傳感器77(圖2)。其中，濃度傳感器76與中間轉(zhuǎn)印帶71的表面相對(duì)設(shè)置，以便對(duì)形成于中間轉(zhuǎn)印帶71外周表面上的補(bǔ)丁圖像的光學(xué)濃度進(jìn)行測(cè)量。此外，垂直同步傳感器77是用于檢測(cè)中間轉(zhuǎn)印帶71的基準(zhǔn)位置的傳感器，起著垂直同步傳感器的作用，用于獲得與中間轉(zhuǎn)印帶71向副掃描方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)輸出的同步信號(hào)、即垂直同步信號(hào)Vsync。然后，在該裝置中，為了使各部的動(dòng)作時(shí)刻相一致并正確地重疊各色調(diào)色劑圖像，裝置各部的動(dòng)作是基于該垂直同步信號(hào)Vsync來進(jìn)行控制的。
另外，在將彩色圖像向紙張上轉(zhuǎn)印時(shí)，使形成于感光體2上的各色調(diào)色劑圖像在中間轉(zhuǎn)印帶71上重疊從而形成彩色圖像，并將彩色圖像二次轉(zhuǎn)印到被從紙盒8一頁頁取出并沿著搬運(yùn)路徑F而搬運(yùn)到二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2來的紙張上。
此時(shí)，為了將中間轉(zhuǎn)印帶71上的圖像正確轉(zhuǎn)印到紙張上的預(yù)定位置，對(duì)將紙張送入二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的時(shí)刻進(jìn)行管理。具體地說，在搬運(yùn)路徑F上，在二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的緊前方設(shè)置閘輥81，從而通過閘輥81與中間轉(zhuǎn)印帶71的繞轉(zhuǎn)移動(dòng)的時(shí)刻一致地旋轉(zhuǎn)，來將紙張?jiān)陬A(yù)定的時(shí)刻送入二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2。
此外，如此形成有彩色圖像的紙張經(jīng)由定影單元9及排出輥82而被搬運(yùn)到設(shè)置于裝置主體5的上表面部分的排出托盤部51。此外，當(dāng)在紙張的雙面形成圖像時(shí)，如上述那樣使在單面形成了圖像的紙張通過排出輥82而轉(zhuǎn)回移動(dòng)。從而使得紙張沿著反轉(zhuǎn)搬運(yùn)路徑FR而被搬運(yùn)。然后，在閘輥81的前面再次進(jìn)入搬運(yùn)路徑F，但此時(shí)，在二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2中與中間轉(zhuǎn)印帶71抵接并被轉(zhuǎn)印圖像的紙面，是與先前被轉(zhuǎn)印了圖像的面相反的面。如此，可以在紙張的雙面形成圖像。
另外，在圖2中，標(biāo)號(hào)113為設(shè)置于主控制器11上的圖像存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)從主計(jì)算機(jī)等外部裝置通過接口112而傳來的圖像數(shù)據(jù)，標(biāo)號(hào)106為ROM，用于存儲(chǔ)CPU 101執(zhí)行的運(yùn)算程序或者用于控制引擎部EG的控制數(shù)據(jù)等，此外，標(biāo)號(hào)107為RAM，用于暫時(shí)存儲(chǔ)CPU 101中的運(yùn)算結(jié)果或其他的數(shù)據(jù)。
圖3是表示安裝在圖1的圖像形成裝置中的曝光單元的結(jié)構(gòu)的主掃描剖面圖。此外，圖4是曝光單元的副掃描剖面圖。此外，圖5是表示掃描光束成像的透視圖。此外，圖6及圖7是作為曝光單元的一個(gè)結(jié)構(gòu)要素的偏轉(zhuǎn)器的示意圖。此外，圖8是圖7的A-A線剖面圖；圖9是圖7的B-B線剖面圖。此外，圖10是表示曝光單元及曝光控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。下面，參照這些附圖，對(duì)曝光單元6的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。
該曝光單元6具有曝光框體61。另外，在曝光框體61上固定有單一的激光光源62，從激光光源62可射出光束。如圖10所示，該激光光源62與曝光控制部102的光源驅(qū)動(dòng)部102a電連接。因此，光源驅(qū)動(dòng)部102a按照?qǐng)D像數(shù)據(jù)對(duì)激光光源62進(jìn)行開/關(guān)控制，從而從激光光源62射出根據(jù)圖像數(shù)據(jù)而調(diào)制的光束。如此，在本實(shí)施方式中，激光光源62相當(dāng)于本發(fā)明的“光源”。
此外，為了使來自激光光源62的光束在感光體2的表面(被掃描面)上進(jìn)行掃描曝光，在該曝光框體61的內(nèi)部設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡631、柱面透鏡632、鏡64、偏轉(zhuǎn)器65、掃描透鏡66及折返鏡67。即，來自激光光源62的光束被準(zhǔn)直透鏡631光束整形為適當(dāng)大小的平行光之后，入射到只在副掃描方向Y上具有聚光性的柱面透鏡632中。然后，該平行光只在副掃描方向Y上會(huì)聚并在偏轉(zhuǎn)器65的偏轉(zhuǎn)鏡面651附近形成線形圖像。如此，在本實(shí)施方式中，準(zhǔn)直透鏡631及柱面透鏡632起著第一光學(xué)系統(tǒng)63的作用，將來自激光光源62的光束整形為在主掃描方向X延伸的細(xì)長(zhǎng)截面形狀，并向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射。
該偏轉(zhuǎn)器65是使用微加工技術(shù)形成的，可使被偏轉(zhuǎn)鏡面651反射的光束在主掃描方向X偏轉(zhuǎn)，所述微加工技術(shù)是指應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)將微小機(jī)械一體地形成在半導(dǎo)體基板上。更具體地說，偏轉(zhuǎn)器65如下構(gòu)成。
在該偏轉(zhuǎn)器65中，如圖6及圖7所示，通過加工單晶硅基板(以下稱“硅基板”)652的一部分來形成由兩條水平邊部652a與兩條垂直邊部652b連接而成的框體。然后，將硅基板652安裝在框架650上，以使得該框體的各邊部652a、652b覆蓋設(shè)于偏轉(zhuǎn)器65的框架650上的凹部650c的開口邊緣部。
此外，在硅基板652的中央部分設(shè)有相對(duì)于框體繞著擺動(dòng)軸AX自由擺動(dòng)的可動(dòng)板653，所述擺動(dòng)軸AX在與主掃描方向X基本垂直的副掃描方向Y上延伸。即，所述水平邊部652a分別在擺動(dòng)軸方向Y的兩側(cè)與可動(dòng)板653僅相距第一距離R1(參照?qǐng)D8)，并通過扭簧(梁)654將可動(dòng)板653彈性支撐在硅基板652的水平邊部652a上。另一方面，對(duì)于主掃描方向X側(cè)，可動(dòng)板653與垂直邊部652b僅相距第二距離R2(參照?qǐng)D9)。如此，在本實(shí)施方式中，水平邊部652a及垂直邊部652b分別相當(dāng)于本發(fā)明的“第一鄰接部”及“第二鄰接部”，并且在與它們分開的狀態(tài)下，可動(dòng)板653繞著擺動(dòng)軸AX自由擺動(dòng)。另外，在可動(dòng)板653的中央部分形成有鋁膜等，以作為偏轉(zhuǎn)鏡面651。另外，在本實(shí)施方式中，由于后述理由而將第一距離R1構(gòu)成得比第二距離R2長(zhǎng)。此外，如圖6所示，可動(dòng)板653被加工成在主掃描方向X上延伸的細(xì)長(zhǎng)形狀，并且擺動(dòng)軸方向(副掃描方向)上的寬度Hb比第一距離R1短。對(duì)于這些，將在后面詳細(xì)敘述。
此外，在凹部650c的內(nèi)底面中與可動(dòng)板653的兩端部相對(duì)的位置上分別固定有電極658a、658b(參照?qǐng)D8及圖9)。所述兩個(gè)電極658a、658b起著擺動(dòng)用電極的作用，用于驅(qū)動(dòng)可動(dòng)板653繞著擺動(dòng)軸AX擺動(dòng)。即，所述擺動(dòng)用電極658a、658b與曝光控制部102的擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)部102b電連接，通過向電極施加電壓而在該電極與偏轉(zhuǎn)鏡面651之間作用靜電吸附力，從而將偏轉(zhuǎn)鏡面651的一個(gè)端部吸向該電極一側(cè)。因此，如果從擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)部102b向擺動(dòng)用電極658a、658b交替施加預(yù)定電壓，則可以使偏轉(zhuǎn)鏡面651以扭簧654為擺動(dòng)軸AX往復(fù)振動(dòng)。另外，如果將該往復(fù)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)頻率設(shè)為偏轉(zhuǎn)鏡面65 的共振頻率，則可以增大偏轉(zhuǎn)鏡面651的振幅，使偏轉(zhuǎn)鏡面651的端部移位至接近電極658a、658b的位置。此外，由于偏轉(zhuǎn)鏡面651的端部通過共振而到達(dá)與電極658a、658b接近的位置，因而電極658a、658b也有助于偏轉(zhuǎn)鏡面651的驅(qū)動(dòng)，并可以通過端部與平面部的兩個(gè)電極使振動(dòng)維持更穩(wěn)定。
另外，在本實(shí)施方式中，是通過靜電吸附力來使偏轉(zhuǎn)鏡面651往復(fù)振動(dòng)的，但也可以通過電磁力來使之振動(dòng)。這里，對(duì)于用電磁力驅(qū)動(dòng)偏轉(zhuǎn)鏡面651的方案，由于是已經(jīng)公知的技術(shù)，故這里省去說明。
下面返回圖3及圖4繼續(xù)對(duì)曝光單元6進(jìn)行說明。如上述那樣通過偏轉(zhuǎn)器65掃描的掃描光束從偏轉(zhuǎn)器65射向感光體2，該掃描光束通過相當(dāng)于本發(fā)明的“第二光學(xué)系統(tǒng)”的掃描透鏡66及折返鏡67而在感光體2上成像，并在感光體表面形成光斑。由此，如圖5所示，掃描光束與主掃描方向X平行掃描，從而在感光體2上，在掃描位置上形成在主掃描方向X上延伸的線形潛像。
另外，在本實(shí)施方式中，如圖3所示，來自偏轉(zhuǎn)器65的掃描光束的始點(diǎn)與終點(diǎn)被折返鏡69a～69c導(dǎo)入同步傳感器60。即，在本實(shí)施方式中，使同步傳感器60作為水平同步用讀取傳感器起作用，用于獲得主掃描方向X上的同步信號(hào)、即水平同步信號(hào)。
下面，對(duì)第一距離R1與第二距離R2的關(guān)系進(jìn)行詳述。首先，在謀求裝置的小型化方面，縮小第一距離R1及第二距離R2很有效這是當(dāng)然的。然而，在本實(shí)施方式中，為了使光束L在主掃描方向X上偏轉(zhuǎn)，如上所述擺動(dòng)可動(dòng)板653，而隨著可動(dòng)板653的擺動(dòng)動(dòng)作會(huì)在可動(dòng)板653周圍產(chǎn)生熱。因此，在本實(shí)施方式中，為了避免熱影響而對(duì)擺動(dòng)軸方向一側(cè)和主掃描方向一側(cè)分別實(shí)施不同的對(duì)策。即，通過將第一距離R1構(gòu)成得比第二距離R2長(zhǎng)，也就是通過使可動(dòng)板653和水平邊部(第一鄰接部)652a在擺動(dòng)軸方向Y上隔得很開，從而可以降低對(duì)可動(dòng)板653的空氣阻力，進(jìn)而降低發(fā)熱量本身。與此相反，在主掃描方向一側(cè)，由于第二距離比第一距離短，所以雖然可以使裝置小型化，但是比擺動(dòng)軸方向一側(cè)的熱影響大。即，在主掃描方向X上的可動(dòng)板653的兩端邊緣部附近產(chǎn)生熱，從而在其周圍空間(圖11的標(biāo)號(hào)SA)內(nèi)產(chǎn)生空氣波動(dòng)。關(guān)于這個(gè)問題如下那樣消除。
在本實(shí)施方式中，如圖11及圖12所示，來自第一光學(xué)系統(tǒng)63的光束L自偏轉(zhuǎn)鏡面651的正面?zhèn)扰c偏轉(zhuǎn)鏡面651的面法線NL成銳角而從擺動(dòng)軸方向Y向偏轉(zhuǎn)鏡面651入射。因此，光束L通過上述周圍空間SA以外的空間，即偏轉(zhuǎn)鏡面的中央部附近的空間。因此，可以不受熱影響地使光束進(jìn)行掃描。
而且，如上述那樣使光束L正面入射到偏轉(zhuǎn)鏡面651上不僅可以消除生熱所導(dǎo)致的問題，還大大有助于裝置的小型化。即，因?yàn)樵诒緦?shí)施方式中，光束L從偏轉(zhuǎn)鏡面651的正面?zhèn)认蚱D(zhuǎn)器65入射，所以，當(dāng)偏轉(zhuǎn)鏡面651的擺動(dòng)角為零時(shí)，在主掃描平面上，光束相對(duì)于偏轉(zhuǎn)鏡面651的入射角為零。然后，隨著偏轉(zhuǎn)鏡面651的擺動(dòng)角θ變大，例如圖11所示，入射光束L相對(duì)于偏轉(zhuǎn)鏡面651的入射角φx變大，于是雖然在主掃描平面(圖11的紙面)上偏轉(zhuǎn)鏡面651截切入射光束L的角度(＝90°-φx)為銳角，但是其角度值比以往裝置的大。因此，為覆蓋預(yù)定的掃描范圍所要求的偏轉(zhuǎn)鏡面651在主掃描方向X上的尺寸比以往裝置的尺寸小。其結(jié)果是，可以使主掃描方向X上的可動(dòng)板653的長(zhǎng)度Ha較小。而且，通過第一光學(xué)系統(tǒng)63將入射到偏轉(zhuǎn)鏡面651上的光束L整形為在主掃描方向X上延伸的細(xì)長(zhǎng)截面形狀，另一方面，將可動(dòng)板653加工成在主掃描方向X上延伸的細(xì)長(zhǎng)形狀。即，大致與主掃描方向X垂直的擺動(dòng)軸方向(副掃描方向Y)上的可動(dòng)板653的寬度Hb大幅減小。因此，在這樣構(gòu)成的曝光單元6中，可以減輕可動(dòng)板653的重量，可以使可動(dòng)板653比以往裝置更高速且穩(wěn)定地進(jìn)行掃描，并穩(wěn)定地進(jìn)行潛像的形成。其結(jié)果是，可以在感光體2的表面上高速且穩(wěn)定地掃描光束L，從而穩(wěn)定地進(jìn)行潛像的形成。
另外，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要不脫離其主旨，可以進(jìn)行上述以外的各種變化。例如，在上述實(shí)施方式中，由硅基板652一體地形成水平邊部(第一鄰接部)652a、垂直邊部(第二鄰接部)652b、可動(dòng)板653以及扭簧(梁)654，但是，對(duì)于可動(dòng)板653及扭簧654的結(jié)構(gòu)，并不僅限于此。例如，如圖13至圖16所示，采用了一體形成可動(dòng)板653及扭簧654，并將該一體化結(jié)構(gòu)安裝于框架650上的偏轉(zhuǎn)器65的曝光單元中也可應(yīng)用本發(fā)明。這樣在偏轉(zhuǎn)器65中，各扭簧654被固定在框架650的水平邊部650a上，并且該水平邊部650a相當(dāng)于本發(fā)明的“第一鄰接部”，框架650的垂直邊部650b相當(dāng)于本發(fā)明的“第二鄰接部”。而且，當(dāng)通過電磁力驅(qū)動(dòng)偏轉(zhuǎn)鏡面651時(shí)，在主掃描方向上多與可動(dòng)板653鄰接而配置有永久磁鐵或電磁鐵等磁產(chǎn)生源。因此，在采用這種驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，磁產(chǎn)生源相當(dāng)于本發(fā)明的“第二鄰接部”。
此外，在上述實(shí)施方式中，雖然是使光束L從擺動(dòng)軸方向Y的下方側(cè)入射到偏轉(zhuǎn)鏡面651的，但是也可以使其從擺動(dòng)軸方向的上方側(cè)入射。
進(jìn)一步，雖然將本發(fā)明中的光掃描裝置用作彩色圖像形成裝置的曝光單元，但是本發(fā)明的適用對(duì)象并不僅限于此。即，也可以用作在感光體等的圖像載體上掃描光束而形成靜電潛像，并通過調(diào)色劑對(duì)該靜電潛像進(jìn)行顯影從而形成調(diào)色劑圖像的圖像形成裝置的曝光單元。當(dāng)然，光掃描裝置的適用對(duì)象不僅限于安裝在圖像形成裝置中的曝光單元，也可以適用于所有使光束在被掃描面上掃描的光掃描裝置。
權(quán)利要求
1.一種光掃描裝置，其使光束在被掃描面上在主掃描方向上掃描，所述光掃描裝置的特征在于，其包括偏轉(zhuǎn)單元，所述偏轉(zhuǎn)單元具有可動(dòng)部件，所述可動(dòng)部件具有所入射光束向所述被掃描面反射的偏轉(zhuǎn)鏡面；第一鄰接部，在與所述主掃描方向大體垂直的擺動(dòng)軸方向的兩側(cè)，與所述可動(dòng)部件僅離開第一距離并與所述可動(dòng)部件鄰接而被固定配置；第二鄰接部，在所述主掃描方向上，與所述可動(dòng)部件僅離開第二距離并與所述可動(dòng)部件鄰接而被固定配置；梁，被延伸設(shè)置在所述擺動(dòng)軸方向上，連接所述可動(dòng)部件與所述第一鄰接部，并支承所述可動(dòng)部件使其繞著所述擺動(dòng)軸自由擺動(dòng)；并且，所述偏轉(zhuǎn)單元通過使所述可動(dòng)部件繞著所述擺動(dòng)軸擺動(dòng)而使入射光束在所述主掃描方向上偏轉(zhuǎn)；光源，用于射出光束；第一光學(xué)系統(tǒng)，將來自所述光源的光束入射到所述偏轉(zhuǎn)鏡面上；其中，所述第一距離比所述第二距離長(zhǎng)，并且，來自所述第一光學(xué)系統(tǒng)的光束自所述偏轉(zhuǎn)鏡面的正面?zhèn)龋c所述偏轉(zhuǎn)鏡面的面法線成銳角而從所述擺動(dòng)軸方向入射到所述偏轉(zhuǎn)鏡面上。
2.如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其中，所述擺動(dòng)軸方向上的所述可動(dòng)部件的尺寸比所述第一距離短。
3.如權(quán)利要求2所述的光掃描裝置，其包括第二光學(xué)系統(tǒng)，用于將被所述偏轉(zhuǎn)鏡面偏轉(zhuǎn)的光束在所述被掃描面上成像，所述第一光學(xué)系統(tǒng)將來自所述光源的光束整形為在所述主掃描方向上延伸的細(xì)長(zhǎng)截面形狀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光掃描裝置，其中，所述可動(dòng)部件、所述第一鄰接部、所述第二鄰接部以及所述梁是一體地形成的。
5.如權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，所述可動(dòng)部件、所述第一鄰接部、所述第二鄰接部以及所述梁由單晶硅構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的光掃描裝置，其中，所述偏轉(zhuǎn)單元包括一體地形成有所述第一鄰接部與所述第二鄰接部的框架，在一體形成所述可動(dòng)部件及所述梁的同時(shí)，將所述梁固定在所述框架上。
7.如權(quán)利要求6所述的光掃描裝置，其中，所述可動(dòng)部件及所述梁由單晶硅構(gòu)成。
8.一種圖像形成裝置，其特征在于，其使用權(quán)利要求1所述的光掃描裝置使光束在圖像載體的表面上掃描，從而在所述圖像載體上形成靜電潛像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型的、并可以使光束在被掃描面上高速掃描的光掃描裝置以及使用了該裝置的圖像形成裝置。其中，第一距離比第二距離長(zhǎng)。由此，在擺動(dòng)軸方向Y上，可動(dòng)板(653)與水平邊部(第一鄰接部)(652a)分開，從而可以降低對(duì)可動(dòng)板(653)的空氣阻力，進(jìn)而可以降低發(fā)熱量本身。且來自第一光學(xué)系統(tǒng)的光束自偏轉(zhuǎn)鏡面(651)的正面?zhèn)龋c偏轉(zhuǎn)鏡面(651)的面法線成銳角而從擺動(dòng)軸方向Y入射到偏轉(zhuǎn)鏡面(651)上。因此，光束L通過偏轉(zhuǎn)鏡面(651)的周圍空間以外的空間，即通過偏轉(zhuǎn)鏡面的中央部分附近的空間。因此，可以不受熱影響地使光束進(jìn)行掃描。
文檔編號(hào)B41J2/44GK1651970SQ200510002
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者野村雄二郎, 井熊健 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社