專利名稱：光偏轉(zhuǎn)器，光掃描器以及圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光偏轉(zhuǎn)器、包括該光偏轉(zhuǎn)器的光掃描器以及包括該光掃描器的圖像形成設(shè)備。
背景技術(shù)：
在諸如復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)以及打印機(jī)的通過將電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光數(shù)據(jù)、基于光數(shù)據(jù)在圖像載體上形成靜電潛像、以及將靜電潛像顯影成色粉圖像來形成圖像的圖像形成設(shè)備領(lǐng)域中，除全色圖像形成之外還需要高速及高密度的圖像形成。
為了滿足這種需要，某些制造商增加光掃描器的光偏轉(zhuǎn)器中使用的多面鏡的數(shù)目，或者增加光偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)速度。然而，多面鏡的數(shù)目的增加或者旋轉(zhuǎn)速度的增加不利地導(dǎo)致由多面鏡的偏心(eccentricity)引起的振動和噪音的增加，由與周圍空氣的摩擦引起的風(fēng)鳴(wind roar)的增加，以及溫度的增加。
為了解決該問題，日本專利申請?zhí)亻_第2005-092129號公報公開了一種在全色圖像形成設(shè)備中使用的用以獲得高速和高密度掃描的光偏轉(zhuǎn)器。光偏轉(zhuǎn)器包括彼此緊密連接的多個小尺寸多面鏡。因?yàn)槎嗝骁R彼此緊密地連接，即使在高速旋轉(zhuǎn)期間光偏轉(zhuǎn)器也產(chǎn)生較少的噪音，并且多面鏡決不會因加速和溫度變化而彼此脫離。
即使是在日本專利申請?zhí)亻_第2005-092129號公報中公開的光偏轉(zhuǎn)器中，隨著旋轉(zhuǎn)速度增加，由于旋轉(zhuǎn)頻率增加至接近于光偏轉(zhuǎn)器的固有頻率時的共振，可能出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動。強(qiáng)烈的振動可能導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)光束的偏離以及輸出圖像的質(zhì)量降低。為了解決該問題，日本專利申請?zhí)亻_第2005-010260號公報和日本專利申請?zhí)亻_第2001-065560號公報公開了通過使用動力減震器來抑制振動的技術(shù)。
然而，這種技術(shù)因?yàn)轭~外的部件而使成本增加。另外，因?yàn)椴荒苁褂米銐虼蟮膭恿p震器，所以不能在很大程度上抑制振動。本發(fā)明的目的在于至少部分解決傳統(tǒng)技術(shù)中的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光偏轉(zhuǎn)器包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括多面鏡；旋轉(zhuǎn)軸，固定至所述旋轉(zhuǎn)體并和所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；軸承單元，能旋轉(zhuǎn)地支撐所述旋轉(zhuǎn)軸；以及板，所述軸承單元被固定至所述板，其中滿足下述不等式
0.8StSl,B
其中P[每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)]是所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)，l[米]是所述旋轉(zhuǎn)體的重心和所述板之間的距離，m[公斤]是所述旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，r[米]是所述旋轉(zhuǎn)軸的半徑，E[帕斯卡]是所述旋轉(zhuǎn)軸的楊氏模量，以及t[毫米]是所述板的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種光偏轉(zhuǎn)器，包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括多面鏡；旋轉(zhuǎn)軸，固定至所述旋轉(zhuǎn)體并和所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；軸承單元，能旋轉(zhuǎn)地支撐所述旋轉(zhuǎn)軸；以及板，所述軸承單元被固定至所述板，其中滿足下述不等式
以及
0. . 8
其中P[每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)]是所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)，l[米]是所述旋轉(zhuǎn)體的重心和所述板之間的距離，m[公斤]是所述旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，r[米]是所述旋轉(zhuǎn)軸的半徑，以及t[毫米]是所述板的厚度。
當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過閱讀本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的以下具體說明，將更好地理解本發(fā)明的上述目的及其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)及其技術(shù)上的和工業(yè)上的意義。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像形成設(shè)備的示意圖；圖2是圖像形成設(shè)備的光掃描單元的相關(guān)部件及其外圍設(shè)備的示意圖;圖3是光掃描單元的相關(guān)部件及其外圍設(shè)備的另一個示意圖；圖4是光掃描單元的左半邊的立體5圖5是如圖4所示的半透明反射棱鏡(half-mirrorprism)的放大圖6A和6B是說明通過圖4所示的多面鏡來進(jìn)行偏轉(zhuǎn)掃描的機(jī)構(gòu)的示意圖7是通過圖4所示的光掃描單元寫入靜電潛像的時間圖8是光偏轉(zhuǎn)器的剖視圖9是光偏轉(zhuǎn)器的相關(guān)部件的立體圖10A是光偏轉(zhuǎn)器的立體圖10B是當(dāng)共振發(fā)生時光偏轉(zhuǎn)器的相關(guān)部件的立體圖；圖11是圖8所示的光偏轉(zhuǎn)器的模型結(jié)構(gòu)的概念圖；以及圖12是圖8所示的光偏轉(zhuǎn)器的板厚度和固有頻率之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像形成設(shè)備100的示意圖。圖像形成設(shè)備100是具有諸如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)和傳真機(jī)的各種功能的多功能產(chǎn)品(MFP)。圖像形成設(shè)備100形成全色圖像。當(dāng)圖像形成設(shè)備100被用作打印機(jī)或者傳真機(jī)時，圖像形成設(shè)備100從外部裝置接收圖像信號作為圖像數(shù)據(jù)，并基于接收到的圖像信號形成圖像。
圖像形成設(shè)備100能夠在各種類型的片狀記錄介質(zhì)上形成圖像，片狀記錄介質(zhì)包括被廣泛用作復(fù)印紙的普通紙、高射投影機(jī)(OHP)片、諸如卡片和明信片的厚紙、以及信封。
圖像形成設(shè)備100包括主體99、掃描原件的掃描器21、將原件從ADF 22的托盤饋送至掃描器21的自動文件饋送機(jī)(ADF) 22、以及作為饋紙盤的紙張饋送器23，在紙張饋送器23內(nèi)貯存作為記錄介質(zhì)的記錄紙張S并且將記錄紙張S向二次轉(zhuǎn)印位置饋送。從上到下依次配置ADF22、掃描器21、主體99和紙張饋送器23。
圖像形成設(shè)備100是串聯(lián)型圖像形成設(shè)備。換句話說，每個都是圓柱形的光電導(dǎo)體的四個感光元件20Y、 20M、 20C和20K彼此平行地對準(zhǔn)。感光元件20Y、 20M、 20C和20K被用作用于分別承載黃色圖像、品紅色圖像、青色圖像和黑色圖像的圖像載體。
感光元件20Y、 20M、 20C和20K具有相同的直徑。感光元件20Y、 20M、 20C和20K以在其間具有恒定間隔的狀態(tài)被配置在中間轉(zhuǎn)印帶11的外表面的上側(cè)。中間轉(zhuǎn)印帶11是環(huán)狀帶并且被配置在主體99內(nèi)的中心附近。
相對于圖1中箭頭Al所指示的帶旋轉(zhuǎn)方向，以感光元件20Y為最上游的方式依次配置感光元件20Y、 20M、 20C和20K。感光元件20Y、 20M、 20C和20K分別被包括在四個圖像站60Y、 60M、 60C和60K中。圖像站60Y、 60M、 60C和60K分別形成黃色圖像、品紅色圖像、青色圖像和黑色圖像。
中間轉(zhuǎn)印帶11以Al方向旋轉(zhuǎn)，同時與感光元件20Y、 20M、 20C和20K相對。形成在感光元件20Y、 20M、 20C和20K上作為可視圖像的色粉圖像以疊加的方式被轉(zhuǎn)印至以Al方向旋轉(zhuǎn)的中間轉(zhuǎn)印帶11上。然后，疊加的色粉圖像被共同轉(zhuǎn)印至記錄紙張S上。
為了將相同位置處的色粉圖像疊加至以Al方向旋轉(zhuǎn)的中間轉(zhuǎn)印帶11上，在不同的時刻將色粉圖像從感光元件20Y、 20M、 20C和20K轉(zhuǎn)印至中間轉(zhuǎn)印帶11上，換言之，從上游側(cè)開始順序轉(zhuǎn)印色粉圖像。作為轉(zhuǎn)印充電器的四個一次轉(zhuǎn)印輥12Y、 12M、 12C和12K分別被配置在與感光元件20Y、 20M、 20C和20K—起夾緊中間轉(zhuǎn)印帶11的位置上。通過使用由一次轉(zhuǎn)印輥12Y、 12M、 12C和12K施加的電壓，使色粉圖像轉(zhuǎn)印在一次轉(zhuǎn)印位置，即輥隙位置(nip position)。
在本實(shí)施例中，中間轉(zhuǎn)印帶11的所有層由諸如橡膠的彈性材料制成。但是，只具有一層彈性層的帶、其一部分由彈性材料制成的帶、或者非彈性的帶可以用作中間轉(zhuǎn)印帶ll?？稍试S使用其它的材料，諸如氟基樹脂、聚碳酸酯樹脂和聚酰亞胺樹脂來代替橡膠。
圖像形成設(shè)備100包括圖像站60Y、 60M、 60C和60K、包含中間轉(zhuǎn)印帶11的中間轉(zhuǎn)印帶單元IO、以及二次轉(zhuǎn)印輥5。中間轉(zhuǎn)印帶單元10被配置在感光元件20Y、 20M、 20C和20K下方。二次轉(zhuǎn)印輥5與中間轉(zhuǎn)印帶11的外表面接觸，并在接觸位置處以與中間轉(zhuǎn)印帶11的帶旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。二次轉(zhuǎn)印輥5將色粉圖像從中間轉(zhuǎn)印帶11轉(zhuǎn)印至記錄紙張S。
圖像形成設(shè)備IOO包括中間轉(zhuǎn)印帶清潔單元(未顯示)和作為寫入單元的光掃描單元8，其中中間轉(zhuǎn)印帶清潔單元包括清潔刀片(未顯示)。清潔刀片被配置成與中間轉(zhuǎn)印帶ll接觸以清潔中間轉(zhuǎn)印帶11的外表面。光掃描單元8被配置在圖像站60Y、 60M、 60C和60K的上方。
圖像形成設(shè)備100進(jìn)一步包括一對配準(zhǔn)輥13和傳感器(未顯示)。配準(zhǔn)輥13從紙張饋送器23接收記錄紙張S，并在與通過圖像站60Y、 60M、 60C和60K形成色粉圖像的時刻同步的恰當(dāng)時刻，將記錄紙張S傳送至中間轉(zhuǎn)印帶11和二次轉(zhuǎn)印輥5之間，即，二次轉(zhuǎn)印位置。傳感器用于判定記錄紙張S的尾端是否被傳送至配準(zhǔn)輥13。
圖像形成設(shè)備100包括定影單元6、排出輥7、收集盤17和色粉瓶(未顯示)。每一個色粉瓶被填充有黃色色粉、品紅色色粉、青色色粉和黑色色粉中相應(yīng)的一種色粉。在將全色色粉圖像轉(zhuǎn)印至記錄紙張S上之后，以圖1中Cl箭頭指示的方向?qū)⒂涗浖垙圫傳送至定影單元6。定影單元6然后將全色色粉圖像定影在記錄紙張S上。然后，通過排出輥
77將記錄紙張S排出主體99外至收集盤17上。
收集盤17被配置在圖像形成設(shè)備100的中間，更具體的是，在主體99的上表面上以及掃描器21下面。以Dl箭頭指示的方向從收集盤17取走記錄紙張S。
除中間轉(zhuǎn)印帶11、 一次轉(zhuǎn)印輥12Y、 12M、 12C、和12K之外，中間轉(zhuǎn)印帶單元10還包括驅(qū)動輥72、與二次轉(zhuǎn)印輥5配對的二次轉(zhuǎn)印輥73、以及作為從動輥的支撐輥74。中間轉(zhuǎn)印帶11通過驅(qū)動輥72、 二次轉(zhuǎn)印輥73和支撐輥74被支撐。通過諸如馬達(dá)的驅(qū)動源(未顯示)來驅(qū)動驅(qū)動輥72旋轉(zhuǎn)。此旋轉(zhuǎn)使得中間轉(zhuǎn)印帶ll以A1方向旋轉(zhuǎn)。
定影單元6包括定影輥62和壓力輥63，定影輥62在其內(nèi)包括熱源，壓力輥63與定影輥62形成輥隙。當(dāng)在其上轉(zhuǎn)印有全色色粉圖像的記錄紙張S穿過輥隙，即定影輥62和壓力輥63之間時，通過熱量和壓力將全色色粉圖像定影至記錄紙張S的表面上。
光掃描單元8基于圖像信號，將激光束LY、LM、LC和LY發(fā)射至感光元件20Y、20M、20C和20K，借此掃描感光元件20Y、 20M、 20C和20K的掃描目標(biāo)面。如此，在暴露于光束的掃描目標(biāo)面上形成靜電潛像。光束LY、 LM、 LC和LY指示光數(shù)據(jù)，該光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換自對應(yīng)于將要形成的所需圖像的電數(shù)據(jù)。光掃描單元8基于光數(shù)據(jù)，在感光元件20Y、20M、20C和20K上形成靜電潛像。
光掃描單元8可從主體99中被拆卸。如果拆卸光掃描單元8，則用戶能夠通過向上取出隨后將描述的圖像站60Y、 60M、 60C和60K的處理盒來獨(dú)立地從主體99中移除圖像站60Y、 60M、 60C和60K的處理盒。
紙張饋送器23包括紙張饋送盤15和紙張饋送輥16，在紙張饋送盤15中疊放記錄紙張S，紙張饋送輥16從紙張饋送盤15饋送記錄紙張S。
處于主體99上方的掃描器21可繞軸24被旋轉(zhuǎn)附接到主體99，軸24被配置在相對于Dl方向的上游側(cè)。如此，掃描器21可以相對于主體99在開啟位置和閉合位置之間移動。
掃描器21在相對于D1方向的下游側(cè)配備有手柄25。當(dāng)用戶希望開啟掃描器21時，用戶握住手柄25并向上旋轉(zhuǎn)掃描器21至開啟位置。處于開啟位置的掃描器21和主體99之間的角度大約是90度。因此，用戶能夠容易地進(jìn)行各種操作，諸如使用主體99內(nèi)的單元以及閉合掃描器21。
掃描器21包括在其上放置原件的露光玻璃(exposure glass) 21a、包含第一反射鏡(未顯示)的第一載體21b、包含第二反射鏡(未顯示)的第二載體21c、成像透鏡21d和掃描傳感器21e。當(dāng)光源(未顯示)將光發(fā)射至露光玻璃21a上的原件時，光從原件反射至第一反射鏡。第一載體21b可以從一側(cè)移動到另一側(cè)以接收反射光。然后光從第一反射鏡被反射至第二反射鏡，并進(jìn)一步從第二反射鏡被反射至成像透鏡21d。光在穿過成像透鏡21d 后形成圖像。掃描傳感器21e接收穿過成像透鏡21d的光，并掃描原件的內(nèi)容。
配置在掃描器21上方的ADF 22可繞軸26被旋轉(zhuǎn)附接到掃描器21，軸26被配置在 相對于D1方向的上游側(cè)。如此，ADF 22可以相對于掃描器21在開啟位置和閉合位置之 間移動。
ADF22在相對于D1方向的下游側(cè)配備有手柄27。當(dāng)用戶希望開啟ADF22時，用戶 握住手柄27并向上旋轉(zhuǎn)ADF22至開啟位置。當(dāng)ADF22開啟時，露光玻璃21a被露出。
ADF22包括在其上放置原件的文件盤22a以及包括馬達(dá)等的驅(qū)動單元(未顯示)。驅(qū) 動單元從文件盤22a饋送原件。當(dāng)用戶希望通過使用圖像形成設(shè)備100復(fù)印原件時，用戶 將原件放置在文件盤22a上?；蛘?，用戶開啟ADF 22，將原件放置在露光玻璃21a上并 閉合ADF22。處于開啟位置的ADF22和掃描器21之間的角度大約是90度。因此，用戶 能夠容易地進(jìn)行各種操作，諸如在露光玻璃21a上放置原件以及對露光玻璃21a進(jìn)行維護(hù)。
參照圖1描述包括感光元件20Y的圖像站60Y的結(jié)構(gòu)。圖像站60Y、 60M、 60C和60K 具有大致相同的結(jié)構(gòu)，關(guān)于其他三個感光元件的相同說明不再重復(fù)。除了末尾附加的字母 不同之外，與圖像站60Y的組件相對應(yīng)的其它三個感光元件的組件用相同標(biāo)號表示。字母 Y、 M、 C和K意指用于分別以黃色、品紅色、青色和黑色形成圖像的組件。
圖像站60Y包括一次轉(zhuǎn)印輥12Y、清潔感光元件20Y的清潔單元70Y、用高壓為感光 元件20Y充電的充電單元30Y、以及將色粉圖像顯影在感光元件20Y上的顯影單元5QY。 這些單元以一次轉(zhuǎn)印輥12Y相對于順時針旋轉(zhuǎn)方向，gp， Bl方向處于最上游側(cè)的狀態(tài)， 被依次配置在感光元件20Y的周圍。顯影單元50Y包括顯影輥51Y，顯影輥51Y位于與 感光元件20Y接觸的位置。
感光元件20Y、清潔單元70Y、充電單元30Y和顯影單元50Y形成作為一個單元的處 理盒。處理盒可從主體99中被拆卸。作為處理盒的單元結(jié)構(gòu)在維護(hù)上具有顯著優(yōu)勢，因 為能夠容易地用新的處理盒替換使用過的處理盒。
用這樣的方式，當(dāng)感光元件20Y以B1方向旋轉(zhuǎn)時，充電單元30Y均勻地對感光元件 20Y的表面充電，然后通過對來自光掃描單元8的光束L1的曝光，使黃色的靜電潛像形 成在感光元件20Y上。感光元件20Y既在與圖1的平面相垂直的主掃描方向上掃描，又在 與感光元件20Y的圓周方向相平行的副掃描方向上掃描。為了在主掃描方向掃描，光束 LY在主掃描方向上移動。另一方面，為了在副掃描方向上掃描，感光元件20Y在B1方向 上旋轉(zhuǎn)。然后，通過顯影單元50Y用充電的黃色色粉將靜電潛像顯影成黃色圖像。黃色圖像通 過一次轉(zhuǎn)印輥12Y被一次轉(zhuǎn)印至以Al方向旋轉(zhuǎn)的中間轉(zhuǎn)印帶11上。在一次轉(zhuǎn)印之后，清 潔單元70Y從感光元件20Y刮掉并去除殘余色粉等，然后將殘余色粉等貯存在其內(nèi)。充電 單元30Y再次為感光元件20Y充電。
以同樣的方式，分別在其它的感光元件20M、 20C和20K上形成品紅色圖像、青色圖 像、黑色圖像。當(dāng)中間轉(zhuǎn)印帶11以Al方向旋轉(zhuǎn)時，通過一次轉(zhuǎn)印輥12M、 12C和12K 將三個色粉圖像一次轉(zhuǎn)印在中間轉(zhuǎn)印帶11上轉(zhuǎn)印黃色圖像的同樣的位置上。如此，在中間 轉(zhuǎn)印帶ll上形成全色色粉圖像。
當(dāng)中間轉(zhuǎn)印帶11以Al方向旋轉(zhuǎn)時，將全色色粉圖像傳送到靠近二次轉(zhuǎn)印輥5的二次 轉(zhuǎn)印位置。在二次轉(zhuǎn)印位置使全色色粉圖像被二次轉(zhuǎn)印至記錄紙張S上。
當(dāng)記錄紙張S從紙張饋送器23被傳送至中間轉(zhuǎn)印帶11和二次轉(zhuǎn)印輥5之間時，配準(zhǔn) 輥13基于從傳感器接收到的檢測信號調(diào)整傳送記錄紙張S的時刻，以便使記錄紙張S的 前端和形成在中間轉(zhuǎn)印帶11上的全色色粉圖像的前端在相同的時刻進(jìn)入二次轉(zhuǎn)印位置。
在將全色色粉圖像轉(zhuǎn)印至記錄紙張S上之后，以Cl方向?qū)⒂涗浖垙圫傳送至定影單 元6。然后，當(dāng)記錄紙張S通過定影輥62和壓力輥63之間時，通過熱量和壓力將全色色 粉圖像定影在記錄紙張S上。如此，全色色粉圖像被定影在記錄紙張S上。然后，通過排 出輥7將具有定影的全色色粉圖像的記錄紙張S排出至收集盤17上。另一方面，為了接 下來的一次轉(zhuǎn)印，通過中間轉(zhuǎn)印帶清潔單元清潔中間轉(zhuǎn)印帶11。
為了實(shí)現(xiàn)高速圖像形成，光掃描單元8將靜電潛像高速寫入在感光元件20Y、 20M、 20C和20K的表面上。更具體的是，光掃描單元8用高速旋轉(zhuǎn)的多個多面鏡來實(shí)現(xiàn)高速寫 入。
下面描述光掃描單元8的結(jié)構(gòu)。要注意的是感光元件20Y、 20M、 20C和20K的旋轉(zhuǎn) 速度、中間轉(zhuǎn)印帶11的旋轉(zhuǎn)速度、記錄紙張S的傳送速度等，隨著光掃描單元8的寫入 速度的增加而增加。
圖2是從與圖1相同的方向觀察的光掃描單元8的示意圖。光掃描單元8包括光偏轉(zhuǎn) 器117。光掃描單元8的結(jié)構(gòu)相對于光偏轉(zhuǎn)器117是對稱的。稍后參照圖8到圖IO詳細(xì)描 述光偏轉(zhuǎn)器117的結(jié)構(gòu)。
圖3是從副掃描方向，即平行于光偏轉(zhuǎn)器117的旋轉(zhuǎn)軸的方向觀察的光掃描單元8的 示意圖。圖3平面的左右方向與圖1和圖2的一致。在圖3中，圖解了在圖2中未顯示的 光掃描單元8的某些組件；然而，圖2中顯示的諸如反射鏡119K和119C的某些組件被省略。為了容易理解，從光偏轉(zhuǎn)器117到每一個感光元件20Y、 20M、 20C和20K的光程在 圖3中幾乎被描繪成直線。雖然在圖3中簡單描繪了光掃描單元8，但是很明顯光掃描單 元8的結(jié)構(gòu)相對于光偏轉(zhuǎn)器117是對稱的。
圖4是說明部分光掃描單元8，具體地，圖2或圖3中光掃描單元8相對于光偏轉(zhuǎn)器 117的左側(cè)部分的結(jié)構(gòu)的立體圖。如上所述，因?yàn)楣鈷呙鑶卧?相對于光偏轉(zhuǎn)器117具有 對稱的結(jié)構(gòu)，所以下面參照圖4僅描述左側(cè)部分的結(jié)構(gòu)。與左側(cè)部分中的組件相對應(yīng)的右 側(cè)部分中的組件顯示在圖2和圖3中，相同的說明不再重復(fù)。
光掃描單元8包括每一個都發(fā)射單束光束的激光二極管(LD) 111和lll'。 LD 111和
iir形成作為一個單元的單個光源。ld iii和iir由支持架112支持。從ld iii和iir發(fā)
出的光束通過耦合透鏡113和113'被轉(zhuǎn)換為適合于隨后的光學(xué)系統(tǒng)的平行光束。每一個耦 合透鏡113和113'都能夠被設(shè)計成取決于隨后的光學(xué)系統(tǒng)將光束轉(zhuǎn)換為具有低發(fā)散或者 低收斂的光束。
已經(jīng)穿過孔徑122的開口的平行光束被整形為具有預(yù)定寬度的光束。整形光進(jìn)入半透 明反射棱鏡114，并在副掃描方向上被分成兩束光束。
圖5是半透明反射棱鏡114的放大圖。為了使說明更簡單，在圖5中只顯示從LD111 發(fā)出的光束(以下，"光束L1")。半透明反射棱鏡114包括配置為在垂直于副掃描方向的 方向上互相平行的半透鏡114a和反射面114b。
首先，光束Ll進(jìn)入半透鏡114a。然后，光束Ll的一部分穿透半透鏡114a，并筆直 從半透明反射棱鏡114中出射，其被稱作"光束L11"。另一方面，光束L1的剩余部分從 半透鏡114a被反射至反射面114b，并進(jìn)一步從反射面114b被全反射至半透明反射棱鏡114 外部，其被稱作"光束L12"。因?yàn)榘胪哥R114a和反射面114b互相平行，所以光束L11和 U2互相平行。
用這樣的方式，從LD111發(fā)出的光束L1在副掃描方向上被分成光束L11和L12。從 LD111'發(fā)出的其它光束以同樣的方式被分成兩束光束。如此，在光掃描單元8中，單個光 源發(fā)射兩束光束，并且兩束光束中的每一束光束都在副掃描方向上被分成兩束光束。艮P, 總計得到四束光束。
回頭參照圖4，四束光束進(jìn)入柱面透鏡115K和115C，并且通過運(yùn)用柱面透鏡115K 和115C使光束在副掃描方向上被聚焦，聚焦在光偏轉(zhuǎn)器117的反射表面的附近以形成在 主掃描方向延伸的線圖像。更具體的是，包括如圖5所示的光束L11的兩束光束筆直穿過 半透鏡114a進(jìn)入柱面透鏡115K，同時包括光束L12的被半透鏡114a和反射面114b反射
11的另外兩束光束進(jìn)入柱面透鏡115C。
四束光束通過隔音玻璃116進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器117;偏轉(zhuǎn)的光束通過隔音玻璃116出射至 掃描/圖像形成光學(xué)系統(tǒng)。隔音玻璃116被設(shè)置為覆蓋光偏轉(zhuǎn)器117的隔音殼體(未顯示) 的開口 。作為一個單元，光偏轉(zhuǎn)器117包括作為上多面鏡的多面鏡117a以及作為下多面鏡 的多面鏡117b。多面鏡117a和117b在旋轉(zhuǎn)軸的方向上被上下配置。在本實(shí)施例中，多面 鏡117a和117b具有相同的形狀，并且它們中的每一個都具有四個偏轉(zhuǎn)反射表面。以多面 鏡117a的偏轉(zhuǎn)反射表面在旋轉(zhuǎn)方向上偏離多面鏡117b的偏轉(zhuǎn)反射表面6角的方式，配置 多面鏡117a和117b?，F(xiàn)在假定e是45度。
偏轉(zhuǎn)的光束通過第一掃描透鏡118K和118C、第二掃描透鏡120K和120C、和反射鏡 119K和U9C被引導(dǎo)至感光元件20K和20C中相應(yīng)的一個。更具體的是，形成掃描/圖像 形成光學(xué)系統(tǒng)的一個單元的第一掃描透鏡118K、第二掃描透鏡120K和反射鏡119K將多 面鏡117a偏轉(zhuǎn)的兩束光束，即從LD 111和lll'出射并筆直穿過半透鏡114a的兩束光束， 引導(dǎo)至感光元件20K上，從而形成在副掃描方向上分離的兩個光斑。更具體的是，形成掃 描/圖像形成光學(xué)系統(tǒng)的另一個單元的第一掃描透鏡118C、第二掃描透鏡120C和反射鏡 119C將多面鏡117b偏轉(zhuǎn)的兩束光束，即從LD 111和lll'射出并被半透鏡1Ma反射的兩 束光束，引導(dǎo)至感光元件20C上，從而形成在副掃描方向上分離的兩個光斑。
從光偏轉(zhuǎn)器117的旋轉(zhuǎn)軸方向觀察，光學(xué)元件被配置為從LD 111和lll'射出的光束的 主光線在靠近偏轉(zhuǎn)反射表面處彼此交叉。因此，進(jìn)入多面鏡117a—對光束中的每一個和進(jìn) 入多面鏡117b的一對光束形成發(fā)散角。即，從偏轉(zhuǎn)反射表面向光源看， 一對光束向垂直于 旋轉(zhuǎn)軸的表面的投射具有某個角度。發(fā)散角的形成意味著形成在每一個感光元件20K和 20C的兩個光斑不僅在副掃描方向上分離，而且在主掃描方向上也分離。諸如光電二極管 的同步光接收單元(未顯示)被配置在有效的掃描范圍外。同步光接收單元分別感應(yīng)用于 每個感光元件20K和20C的兩束光束，從而分別調(diào)整通過光束啟動掃描的時刻。
用這樣的方式，用從多面鏡117a接收到的兩束偏轉(zhuǎn)光束對感光元件20K多重掃描； 以及用從多面鏡U7b接收到的兩束偏轉(zhuǎn)光束對感光元件20C進(jìn)行多重掃描。因?yàn)槎嗝骁R 117a的偏轉(zhuǎn)反射表面與多面鏡117b的偏轉(zhuǎn)反射表面在旋轉(zhuǎn)方向上偏離45度，所以當(dāng)正在 用從多面鏡117a接收到的兩束偏轉(zhuǎn)光束掃描感光元件20K時，從多面鏡117b接收到的兩 束偏轉(zhuǎn)光束不被引導(dǎo)至感光元件20C。另一方面，當(dāng)正在用從多面鏡117b接收到的兩束偏 轉(zhuǎn)光束掃描感光元件20C時，從多面鏡117a接收到的兩束偏轉(zhuǎn)光束不被引導(dǎo)至感光元件 20K。換句話說，根據(jù)時間交替地掃描感光元件20K和20C。圖6A和6B是用于說明通過光偏轉(zhuǎn)器117進(jìn)行偏轉(zhuǎn)掃描的機(jī)構(gòu)的示意圖。為了使說明 更簡單，將進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器117的四束光束顯示為由白色箭頭表示的入射光。將通過光偏轉(zhuǎn) 器117偏轉(zhuǎn)的光束顯示為由黑色箭頭表示的偏轉(zhuǎn)光"a"和"b"。通過多面鏡117a偏轉(zhuǎn)的 兩束光束用偏轉(zhuǎn)光"a"代表；通過多面鏡117b偏轉(zhuǎn)的另外兩束光束用偏轉(zhuǎn)光"b"代表。 圖6A是當(dāng)偏轉(zhuǎn)光"a"被引導(dǎo)至感光元件20K時的狀態(tài)的示意圖。在此狀態(tài)中，偏轉(zhuǎn)光"b" 不被引導(dǎo)至感光元件20C。圖6B是當(dāng)偏轉(zhuǎn)光"b"被引導(dǎo)至感光元件20C時的狀態(tài)的示意 圖。在此狀態(tài)中，偏轉(zhuǎn)光"a"不被引導(dǎo)至感光元件20K。
優(yōu)選的是配置屏蔽構(gòu)件SD以使偏轉(zhuǎn)光"b"在偏轉(zhuǎn)光"a"被引導(dǎo)至感光元件20K的 同時不能用作漫射光，反之亦然。通過使用非反射壁作為光偏轉(zhuǎn)器117的隔音殼體的內(nèi)壁 能夠?qū)崿F(xiàn)該構(gòu)造。如上所述，交替地掃描感光元件20K和20C。當(dāng)掃描感光元件20K時， 光源基于黑色圖像信號發(fā)射通過光強(qiáng)度調(diào)制的光束。當(dāng)掃描感光元件20C時，光源基于青 色圖像信號發(fā)射通過光強(qiáng)度調(diào)制的光束。如此，黑色的靜電潛像被寫入在感光元件20K上， 青色的靜電潛像被寫入在感光元件20C上。
圖7是當(dāng)通過使用共用的光源，即LD 111和lll'發(fā)出的光束寫入黑色圖像和青色圖像 時的時間圖。為了使說明更簡單，當(dāng)掃描有效的掃描范圍時，LD111和111'始終開啟。實(shí) 線表示黑色圖像的寫入，虛線表示青色圖像的寫入。諸如光電二極管的同步光接收單元在 光束移動至開始掃描的位置之前感應(yīng)光束，借此基于來自同步光接收單元的信號調(diào)整啟動 黑色或青色圖像寫入的時刻。
下面參照圖8、圖9以及圖10A和圖10B描述光偏轉(zhuǎn)器117的結(jié)構(gòu)。
光偏轉(zhuǎn)器117包括旋轉(zhuǎn)體101，旋轉(zhuǎn)體101包括多面鏡117a和117b。除多面鏡117a 和117b之外，旋轉(zhuǎn)體101還包括支撐轉(zhuǎn)子磁鐵103的凸緣102c。圍繞旋轉(zhuǎn)軸104的凸緣 102c通過熱配合固定。多面鏡117a經(jīng)由聯(lián)接構(gòu)件連接至多面鏡117b。
用鋁將旋轉(zhuǎn)體101鑄造成一個單元。因此，多面鏡117a和117b彼此緊密地連接。如 此，即使在高速旋轉(zhuǎn)期間，旋轉(zhuǎn)體101也產(chǎn)生較少的噪音。另外，多面鏡117a和117b絕 不會因加速和溫度變化而彼此分離。
在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體101包括兩個多面鏡117a和117b，每一個多面鏡都具有在旋 轉(zhuǎn)方向上偏離G角作為相位差的偏轉(zhuǎn)反射表面。但是，可以允許使用每一個都具有不在旋 轉(zhuǎn)方向上偏離的偏轉(zhuǎn)反射表面的多面鏡。
徑向軸承105支撐旋轉(zhuǎn)軸104。徑向軸承105是用油浸潤的流體動力學(xué)軸承(FDB)。 徑向軸承105中的間隙被設(shè)定為10微米(nm)以下。為確保高速旋轉(zhuǎn)期間的足夠的穩(wěn)定性，徑向軸承105配備有產(chǎn)生動壓力的動壓力槽(未顯示)?？梢詫訅毫Σ墼O(shè)置到旋轉(zhuǎn) 軸104的外周。然而，考慮到徑向軸承105由具有高加工性的燒結(jié)材料制成，在本實(shí)施例 中，優(yōu)選的是以相同的方式將動壓力槽設(shè)置到徑向軸承105的內(nèi)周。
旋轉(zhuǎn)軸104優(yōu)選由例如馬氏體不銹鋼(例如，SUS420J2)制成，馬氏體不銹鋼通過淬 火在表面上獲得高硬度并具有高抗磨力特性。轉(zhuǎn)子磁鐵103被固定至凸緣102c的內(nèi)表面的 下部。包括線圈107a的定子芯107被固定至軸承殼體106。轉(zhuǎn)子磁鐵103和定子芯107作 為一個單元形成在徑向上具有磁隙的外部轉(zhuǎn)子無刷電動機(jī)，轉(zhuǎn)子磁鐵103是用樹脂粘結(jié)劑 接合的磁鐵。轉(zhuǎn)子磁鐵103的外周被緊密地固定至凸緣102c，從而使得即使在高速旋轉(zhuǎn)期 間也不出現(xiàn)由離心力引起的分裂。如果轉(zhuǎn)子磁鐵103通過壓力安裝固定，則固定部分在更 高速度旋轉(zhuǎn)期間和更高的溫度中也不會移動，這可以高精度地維持旋轉(zhuǎn)體101的平衡。
推力軸承108支撐作為旋轉(zhuǎn)軸104的底面的凸曲面104a。 B卩，推力軸承108作為樞軸 承支撐旋轉(zhuǎn)體101和旋轉(zhuǎn)軸104的推力方向的負(fù)載。通過用例如諸如馬氏體不銹鋼、陶瓷 的硬質(zhì)材料和諸如類金剛石碳(DLC， diamond-like carbon)的經(jīng)過表面硬化處理的金屬來 制造推力軸承108，或者通過使用樹脂材料等增加潤滑性，來抑制來自推力軸承108的磨 損碎屑的產(chǎn)生。徑向軸承105和推力軸承108被容納
在軸承殼體106中，使軸承殼體106以油不能流出的方式密封有液封109。
軸承殼體106通過填縫(calking)被固定至電路板110。填縫是通過在兩個構(gòu)件之間 設(shè)置負(fù)公差來機(jī)械地結(jié)合具有相同直徑的兩個構(gòu)件的方法，兩個構(gòu)件 一個是凸形構(gòu)件， 另一個是凹形構(gòu)件。與其他不同的結(jié)合方法相比，兩個構(gòu)件被緊密地固定。因此，填縫被 優(yōu)選用于將軸承殼體106固定至電路板110。徑向軸承105、推力軸承108和軸承殼體106 形成軸承單元130，軸承單元130相對于電路板110可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸104。換句話說， 軸承單元130經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸104相對于電路板IIO可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)體101。
如果旋轉(zhuǎn)體IOI以例如每分鐘25,000轉(zhuǎn)(rmp)以上的高速旋轉(zhuǎn)，以便將振動抑制在 較低水平，則必須精確地調(diào)整和保持旋轉(zhuǎn)體101的平衡。有兩個用于調(diào)整旋轉(zhuǎn)體101的平 衡的點(diǎn) 一個是在旋轉(zhuǎn)體IOI的上表面上沿圓周延伸的上面的凹形區(qū)域102d，以及另一個 是在旋轉(zhuǎn)體101的下表面上沿圓周延伸的下面的凹形區(qū)域102e。通過向上面的凹形區(qū)域 102d和下面的凹形區(qū)域102e涂布粘合劑來進(jìn)行平衡調(diào)整。所需的不均衡量是10 mg'mn 以下。舉例來說，在徑向上離開中心10毫米(mm)的區(qū)域上的調(diào)整量是l毫克(mg)以 下。如果用粘合劑難以調(diào)整如此細(xì)微的量、或者因?yàn)橥坎嫉恼澈蟿┑牧坎粔蚨鴮?dǎo)致粘合劑 在例如以40,000 rpm的高速旋轉(zhuǎn)期間具有脫落的可能性，則優(yōu)選的是通過用鉆切割或者激光處理除去旋轉(zhuǎn)體101的一部分來調(diào)整平衡。
旋轉(zhuǎn)體101的旋轉(zhuǎn)由驅(qū)動集成電路(IC)132控制。更具體的是，為了旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)體101， 驅(qū)動IC 132基于來自設(shè)置到電路板110的霍爾元件140的位置信號，通過轉(zhuǎn)子磁鐵103的 磁場的作用，進(jìn)行線圈107a的勵磁切換。在圓周方向被磁化的轉(zhuǎn)子磁鐵103，通過轉(zhuǎn)子磁 鐵103和定子芯107的外圓周之間的作用所產(chǎn)生的扭矩旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子磁鐵103的磁通路向內(nèi) 徑方向閉合，同時向其他方向即上下方向以及外徑方向打開?；魻栐?40被配置在打開 的任意一個磁通路中。連接至導(dǎo)線(未顯示)的連接器133從主體99傳輸電力和各種控 制信號，諸如激活/停止電動機(jī)的信號、用于轉(zhuǎn)數(shù)的信號等。具有該電動機(jī)構(gòu)造，驅(qū)動旋轉(zhuǎn) 體101與旋轉(zhuǎn)軸104 —起圍繞旋轉(zhuǎn)軸104旋轉(zhuǎn)。換句話說，旋轉(zhuǎn)軸104被配置在旋轉(zhuǎn)體101 的中心，與旋轉(zhuǎn)體101—起旋轉(zhuǎn)。
從振動的觀點(diǎn)出發(fā)，具有上述構(gòu)造的光偏轉(zhuǎn)器U7能夠被假設(shè)為如圖11所示的包括在 一端具有球狀重物的懸臂梁的振動系統(tǒng)。通過公式(1)計算懸臂梁在橫向上的第一模式
固有頻率f:
其中，r[米(m)]是旋轉(zhuǎn)軸104的半徑、E[帕斯卡(Pa)]是楊氏模量、m[公斤(kg)] 是旋轉(zhuǎn)體101的質(zhì)量、以及l(fā)[m]是旋轉(zhuǎn)體101的重心和電路板IIO之間的距離。即便多面 鏡和凸緣是分開的構(gòu)件，包括多面鏡和凸緣的光偏轉(zhuǎn)器的總質(zhì)量也被計算為質(zhì)量m。作為 使用公式(1)的計算結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)體IOI的固有頻率f是782赫茲(Hz)。
圖12是作為分析結(jié)果的光偏轉(zhuǎn)器117的固有頻率F的圖。圖IOA和IOB是能夠以高 速，即最高以60,000 rpm旋轉(zhuǎn)的小尺寸的旋轉(zhuǎn)體101的立體圖。應(yīng)該注意旋轉(zhuǎn)體101和旋 轉(zhuǎn)軸104的全部部件未在圖10B中顯示?，F(xiàn)在假定電路板110的厚度是0.8mm，并且旋轉(zhuǎn) 軸104的半徑是lmm。
從圖12可清楚看到光偏轉(zhuǎn)器117的固有頻率F是1,016 Hz。如果旋轉(zhuǎn)體101以60,000 rpm旋轉(zhuǎn)，則如圖10B所示，旋轉(zhuǎn)體101將以軸承殼體106被固定至電路板110的基座位 置作為振動的中心，在X箭頭指示的方向，即平行于電路板110的較短側(cè)的方向上振動。 此強(qiáng)烈的振動由共振引起。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體101以60,000 rpm旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)頻率標(biāo)示1,000 Hz， 接近1,016 Hz的固有頻率f，因此發(fā)生共振。該強(qiáng)烈的振動可能致使掃描的偏離，導(dǎo)致低 的圖像質(zhì)量。
一般說來，為了解除共振的副作用，固有頻率F優(yōu)選滿足下述不等式(2):
15其中p[rpm]是轉(zhuǎn)數(shù)。從不等式(2)清楚看出，如果光偏轉(zhuǎn)器117以60,000rpm旋轉(zhuǎn)， 光偏轉(zhuǎn)器117的固有頻率F必須是1,410 Hz以上。
由公式(1)計算出的旋轉(zhuǎn)體101的固有頻率f是782 Hz，低于1，016 Hz的光偏轉(zhuǎn)器 117的固有頻率F。 782 Hz的值表示與旋轉(zhuǎn)軸104 —起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體101的固有頻率。實(shí) 際上，旋轉(zhuǎn)體101容納在軸承殼體106中。因此，包括諸如電路板110的其它組件的光偏 轉(zhuǎn)器117的固有頻率F增加到大約1,000 Hz。換句話說，雖然旋轉(zhuǎn)體101的諧振點(diǎn)低于1,000 Hz，但是旋轉(zhuǎn)體101通過軸承殼體106和電路板110被支撐。
一般說來，固有頻率F高于固有頻率f。然而，如果假定固有頻率F接近于固有頻率f， 則從公式(1)和不等式(2)中得到下述不等式(3):
一般說來，旋轉(zhuǎn)軸104由具有從1.9X 10" Pa到2.1 X 1011 Pa的楊氏模量的剛性材料(例 如，SUS420和鐵)制成。如果楊氏模量E是1.9X10" Pa，則從不等式(3)中得到下述 不等式(4):
然而，固有頻率F實(shí)際上高于固有頻率f。因此，為了防止由自勵振動引起的共振并 維持高圖像質(zhì)量，必須增加光偏轉(zhuǎn)器117的固有頻率F。
存在兩個途徑增加光偏轉(zhuǎn)器117的固有頻率F。第一種途徑是增加旋轉(zhuǎn)體101的固有 頻率f。第二種途徑是增加支撐振動源，即旋轉(zhuǎn)體101的電路板110的強(qiáng)度。
使用具有較大直徑的軸作為旋轉(zhuǎn)軸104，有效增加了旋轉(zhuǎn)體101的固有頻率f。如果旋 轉(zhuǎn)軸104的半徑r從lmm增加至1.25mm，由公式(1)計算出的固有頻率f從782 Hz增 加到l,222Hz。然而，固有頻率f低于1,410 Hz的目標(biāo)值。
半徑r增加得越多，固有頻率f增加得越多。然而，太大的半徑r導(dǎo)致下述缺陷1. 軸承損耗的增加，2.由旋轉(zhuǎn)體101的尺寸增加引起的功耗增加，以及3.因?yàn)檗D(zhuǎn)子磁鐵103 的半徑必須在旋轉(zhuǎn)體101的半徑增加時也增加，所以由離心力引起的在轉(zhuǎn)子磁鐵103上形 成裂縫的可能性增加。
發(fā)明人實(shí)際生產(chǎn)了包括具有1.5 mm的半徑r的旋轉(zhuǎn)軸104的光偏轉(zhuǎn)器117，并激活生產(chǎn)的光偏轉(zhuǎn)器117。在光偏轉(zhuǎn)器117高速旋轉(zhuǎn)的同時，轉(zhuǎn)子磁鐵103裂開。另一方面，為 了獲得支撐旋轉(zhuǎn)體101的足夠強(qiáng)度，旋轉(zhuǎn)軸104的半徑r必須是0.75mm以上。因此，從 增加固有頻率的度量的觀點(diǎn)出發(fā)，旋轉(zhuǎn)軸104的半徑r優(yōu)選在0.75mm《r〈I.5mm范圍內(nèi)。
旋轉(zhuǎn)軸104的直徑能夠被增加的程度具有如上所述的上限。因此，下面描述增加電路 板110的強(qiáng)度的度量。
圖12是固有頻率F和電路板110的厚度之間的關(guān)系圖。從圖中可以清楚看出，固有 頻率F隨電路板110的厚度的增加而增加。當(dāng)板厚度從0.8mm增加到1.1 mm,如果旋轉(zhuǎn) 軸104的半徑r是1.0 mm (即，軸直徑是2.0mm)，則固有頻率F增加大約200 Hz，并且 如果旋轉(zhuǎn)軸104的半徑r是1.25 mm (即，軸直徑是2.5 mm)，則固有頻率F增加大約400 Hz。這是因?yàn)殡娐钒?10的厚度的增加導(dǎo)致了支撐振動源的基座的強(qiáng)度的增加。
從強(qiáng)度和成本之間的平衡的觀點(diǎn)出發(fā)，電路板110優(yōu)選是具有厚度t在0.6 mm < t < 0.9 mm的范圍內(nèi)的鐵板。然而，為了承受高速旋轉(zhuǎn)，必須將電路板110的厚度t設(shè)定為比通 常更高的值。另外，如果半徑r是1.0mm(軸直徑是2.0mm)，則固有頻率F在大約1.7 mm 的板厚度處飽和?？紤]到成本增加和上述因素，作為增加固有頻率和抑制自勵振動的度量， 優(yōu)選的是將板的厚度t設(shè)定在0.8mm《t<1.8mm (以下，"不等式(5)")的范圍內(nèi)。
從成本和強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用鐵板作為電路板110?？紤]到鐵板的楊氏模量是 206千兆帕斯卡(GPa)，電路板110的楊氏模量H優(yōu)選為比200Gpa更高。另外，更優(yōu)選 的是使用涂覆有具有抗腐蝕能力的鋅的鐵板。
在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體101旋轉(zhuǎn)的高速度是60,000 rpm。假定該值是當(dāng)前階段的最高 速度?？梢栽试S假定任何速度作為高速度。
從如圖12所示的各種情況中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸104的半徑是0.75 mm(即，軸直徑是1.5 mm) 并且電路板110的厚度t是0.8 mm時，固有頻率F標(biāo)示最低，即大約800 Hz。即便固有 頻率F是800Hz，通過不等式(2)計算出上限是大約34,000 rpm，在該上限內(nèi)旋轉(zhuǎn)體101 能夠穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)而不會出現(xiàn)共振的。這意味著該上限比通常假定作為高速度的20,000 rpm 高得多。
從如圖12所示的各種情況中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸104的半徑是1.25mm(即，軸直徑是2.5mm) 并且電路板110的厚度t是1.8mm時，固有頻率F標(biāo)示最高，即大約1,800 Hz。如果固有 頻率F是l,800Hz，通過不等式(2)計算出的上限是大約73,550rpm，在該上限內(nèi)旋轉(zhuǎn)體 101能夠穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)而不會出現(xiàn)共振。這意味著該上限比當(dāng)前階段假定作為最高速度的60,000 rpm高得多。
光偏轉(zhuǎn)器117被生產(chǎn)成滿足不等式(3)或者(4)和不等式(5)等。生產(chǎn)的光偏轉(zhuǎn)器 117被合并到光掃描單元8中，并且光掃描單元8被合并到圖像形成設(shè)備100中。具有該 構(gòu)造，以均勻和高精度的方式將靜電潛像寫入到感光元件20Y、 20M、 20C和20K上，并 且圖像形成設(shè)備100能夠形成高質(zhì)量圖像。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變型和改變。
根據(jù)上述實(shí)施例的光偏轉(zhuǎn)器117使用多光束系統(tǒng)。更具體的是，光源向多面鏡發(fā)射兩 束光束；包括多面鏡的光學(xué)系統(tǒng)以兩束光束彼此鄰近的方式將兩束光束引導(dǎo)至每一個掃描 目標(biāo)面，借此將靜電潛像寫入到每一個感光元件上。但是，可以使用單光束系統(tǒng)代替多光 束系統(tǒng)。更具體的是，光源向多面鏡發(fā)射單束光束；包括多面鏡的光學(xué)系統(tǒng)將單束光束引 導(dǎo)至每一個掃描目標(biāo)面，借此將靜電潛像寫入到每一個感光元件上。
可以使用單鼓圖像形成設(shè)備代替串聯(lián)型圖像形成設(shè)備。單鼓圖像形成設(shè)備僅包括一個 感光元件。四個色粉圖像被依序形成在感光元件上，并依序相互疊加以形成全色圖像。另 外，圖像形成設(shè)備能夠僅形成單色圖像。
此外，上述任意類型的圖像形成設(shè)備能夠?qū)⑺膫€色粉圖像直接轉(zhuǎn)印在例如記錄紙張S 的紙張上，而跳過將四個色粉圖像轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印介質(zhì)上的處理。當(dāng)紙張正在通過例如運(yùn) 輸帶被傳送的同時，四個色粉圖像從四個圖像載體被直接轉(zhuǎn)印至紙張。
具有包括復(fù)印機(jī)、打印機(jī)和傳真機(jī)的各種功能的MFP被用作上述實(shí)施例中的圖像形 成設(shè)備。但是，允許使用復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)和具有不同功能組合的MFP中的任何 一個。
根據(jù)本發(fā)明的方面，能夠以高精度偏轉(zhuǎn)光束，這導(dǎo)致以高精度掃描感光元件，借此能 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量圖像。
雖然為完全、清楚的公開而用具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但附后的權(quán)利要求不因 此受限，應(yīng)將其看作包含本領(lǐng)域技術(shù)人員由此想到的明顯落入在此闡明的基本教導(dǎo)內(nèi)的所 有變動和可選的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 一種光偏轉(zhuǎn)器，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括多面鏡；旋轉(zhuǎn)軸，固定至所述旋轉(zhuǎn)體并和所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；軸承單元，能旋轉(zhuǎn)地支撐所述旋轉(zhuǎn)軸；以及板，所述軸承單元被固定至所述板，其中滿足下述不等式以及0. 8≤t≤1.8其中P[每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)]是所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)，1[米]是所述旋轉(zhuǎn)體的重心和所述板之間的距離，m[公斤]是所述旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，r[米]是所述旋轉(zhuǎn)軸的半徑，E[帕斯卡]是所述旋轉(zhuǎn)軸的楊氏模量，以及t[毫米]是所述板的厚度。
2. —種光偏轉(zhuǎn)器，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括多面鏡；旋轉(zhuǎn)軸，固定至所述旋轉(zhuǎn)體并和所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；軸承單元，能旋轉(zhuǎn)地支撐所述旋轉(zhuǎn)軸；以及板，所述軸承單元被固定至所述板，其中滿足下述不等式<formula>formula see original document page 2</formula>以及<formula>formula see original document page 2</formula>其中p[每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)]是所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)，l[米]是所述旋轉(zhuǎn)體的重心和所述板之間的距離，m[公斤]是所述旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，r[米]是所述旋轉(zhuǎn)軸的半徑，以及t[毫米]是所述板的厚度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的光偏轉(zhuǎn)器，其特征在于，通過填隙將所述軸承單元固定至所述板。
4. 如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的光偏轉(zhuǎn)器，其特征在于，0.75《r<1.5。
5. 如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的光偏轉(zhuǎn)器，其特征在于，所述板的楊氏模量高于200千兆帕斯卡。
6. 如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的光偏轉(zhuǎn)器，其特征在于，所述板由鐵制成。
7. —種光掃描器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的光偏轉(zhuǎn)器；光源，向所述多面鏡發(fā)射光束；以及光學(xué)系統(tǒng)，其中所述光學(xué)系統(tǒng)和所述光偏轉(zhuǎn)器通過所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)將所述光束引導(dǎo)至掃描目標(biāo)面以掃描所述掃描目標(biāo)面。
8. 如權(quán)利要求7所述的光掃描器，其特征在于，所述光源向所述多面鏡發(fā)射多束光束，以及所述光學(xué)系統(tǒng)和所述多面鏡將所述光束引導(dǎo)至所述掃描目標(biāo)面上彼此相鄰的不同位置以掃描所述掃描目標(biāo)面。
9. 一種圖像形成設(shè)備，其特征在于，包括-如權(quán)利要求7或8所述的光掃描器；以及圖像載體，所述圖像載體包括所述掃描目標(biāo)面，通過所述光掃描器的掃描在所述圖像載體上形成潛像。
全文摘要
本發(fā)明涉及光偏轉(zhuǎn)器，光掃描器以及圖像形成設(shè)備。一種光偏轉(zhuǎn)器，包括旋轉(zhuǎn)體，該旋轉(zhuǎn)體包括多面鏡；旋轉(zhuǎn)軸被固定至旋轉(zhuǎn)體；可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸的軸承單元；以及板，軸承單元被固定至該板。其中P[rpm]是所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)，1[m]是所述旋轉(zhuǎn)體的重心和所述板之間的距離，m[kg]是所述旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，r[m]是所述旋轉(zhuǎn)軸的半徑，E[Pa]是所述旋轉(zhuǎn)軸的楊氏模量，以及t[mm]是板的厚度，滿足下述不等式(見圖)。
文檔編號G03G15/04GK101533155SQ200910127619
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者伊丹幸男, 增田憲介, 篁智隆, 高橋由博 申請人:株式會社理光;東北理光株式會社