专利名称：光学扫描设备和使用该设备的彩色图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学扫描设备和使用该设备的彩色图像形成设备。例如，本发明适合于彩色图像形成设备，如激光束打印机(LBP)、数字复印机、或多功能打印机，其具有电子照相处理。
背景技术：
到目前为止，光学扫描设备被用于激光束打印机(LBP)、数字复印机、多功能打印机等。所述光学扫描设备用于扫描光束到至少一个感光鼓上。所述扫描以剩余在所述感光鼓上的电荷分布的形式生成潜影图像。所述电荷分布随后被用于完成所述激光打印。在所述光学扫描设备中，光源单元中根据图像信号光学地调制并从其中发射的光束由光学偏转器周期性地偏转，例如该光学偏转器由旋转多边镜(多边反射镜)组成。偏转的光束通过具有fθ特性的成像光学系统在光敏记录媒质(感光鼓)表面上以光点形状聚光。所述光束扫描所述光敏记录媒质表面以执行图像记录。
图18是示出常规光学扫描设备的光学扫描光学系统的主要部分示意图。
在图18中，光源单元201发射的单个或多个发散光束由准直透镜203转换为并行光束。光束由限制器202限制，然后入射到仅在副扫描方向具有有限屈光度的柱面透镜204上。对于入射到柱面透镜204上的并行光束，主扫描方向上的光束从其中退出而没有变化。此外，副扫描方向上的光束在包括多边镜的光学偏转器205的偏转表面205a上聚光和成像以形成线图像。
由光学偏转器205的偏转表面205a偏转的偏转光束被引导到感光鼓表面208，其是通过具有fθ特性的成像透镜206被扫描的表面。光学偏转器205以箭头“A”指示的方向旋转。因此，在箭头“B”指示的方向上(主扫描方向)以单个或多个光束扫描感光鼓表面208，以执行图像信息记录。
用于扫描多个光束以形成图像的各种各样的多束光学扫描设备已经被建议为这种类型的光学扫描设备(见日本专利申请公开号2003-182139)。
在多束光学扫描设备中，条纹形状密度不均匀发生在第一扫描所扫描的多个光束的扫描行和第二扫描所扫描的多个光束的扫描行之间的分界区域。根据日本专利申请公开号2003-182139，为了减少密度不均匀，扫描所述分界区域周围的光束量减少到小于扫描所述多个扫描行的中心的附近的光束量。
根据日本专利申请公开号2003-182139的光学扫描设备包括减少关于单色的条纹形状密度不均匀所必须的各个元件。
例如，当在副扫描方向(副扫描截面)上发生成像光学系统的成像放大率的大偏差时，或当在副扫描方向上发生扫描行的调整间距的大偏差时，识别一定数量的减少效应。
但是，完全消除条纹形状密度不均匀是困难的。
即使关于单色的密度不均匀不能成为一个问题，但是，例如，当青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)、和黑色(Bk)的四色彼此叠加时，密度不均匀成为一个大问题。
图19是示出多个扫描行的状态的说明图，其发生在成像光学系统的副扫描放大率在图像的周围大于在图像的中心的情况下。
当副扫描方向的扫描行间距设为图像中心的扫描行间距时，其中它基于光学扫描设备的分辨率确定，在某些情况下在图像边缘扫描行相互重叠以仅在叠加区域增加密度。
图20是示出多个扫描行的状态的说明图，其发生在成像光学系统的副扫描放大率在图像的周围小于在图像的中心的情况下。
当副扫描方向的扫描行间距设为图像中心的扫描行间距时，其中它基于光学扫描设备的分辨率确定，在某些情况下在图像边缘扫描行以一个或多个行间距相互分离以仅减少分离区域的密度。
当光束(扫描光束)的数量增加时上述的情况显著地发生。例如，假定副扫描放大率在图像的周围相对图像的中心偏离5％。此处，当执行二光束扫描时，发生0.05(＝(2-1)×5/100)像素的移位。当执行四光束扫描时，发生0.15(＝(4-1)×5/100)像素的移位。
当执行八光束扫描时，发生0.35(＝(8-1)×5/100)像素的移位。当执行32光束扫描时，发生1.55(＝(32-1)×5/100)像素的移位。因此，移位量增加。
当以600dpi的分辨率执行二光束扫描时，条纹形状密度不均匀发生的数量是11.8每1mm。当以600dpi的分辨率执行四光束扫描时，条纹形状密度不均匀发生的数量是5.9每1mm。
如上所述，当光束的数量增加时条纹形状密度不均匀的空间频率变小，从而更容易由人眼在视觉上识别条纹形状密度不均匀。因此，到目前为止，当执行二光束扫描时，因为偏离量小并且空间频率在高频带内，其难以由人眼在视觉上识别，所以没有问题发生。但是，在使用四光束或更多光束的多束光学扫描设备的情况下，上述的密度不均匀成为一个问题。
在光学扫描设备中，作为光源单元，使用包括一维排列的多个光源部分的多光束半导体激光器，通过对每个光源部分的光轴的旋转调整来调整副扫描方向的扫描行间距。当在副扫描方向上整个系统的成像放大率是5倍并且相邻光源部分之间的间隔是100μm时，在光学扫描设备为1200dpi的情况下，如图21所示，光源部分相对于主扫描方向以角度θ(＝2.42625°)倾斜。
在实际情况下，以偏离设计倾斜角度α角的角度执行调整。例如，如图22所示，由于α(＝0.5°)，当光源部分以θ+α(＝2.92625°)倾斜时，副扫描方向上的扫描行间距变成25.53μm(即，1.2行)。因此，即使当提供用于在副扫描方向调整扫描行间距的设备时，难以完全消除邻近扫描行之间分界区域中的条纹形状密度不均匀。即使在这种情况下，当光束增加时问题发生是显而易见的。
发明内容
本发明的目标是提供一种能够减少条纹形状密度不均匀的光学扫描设备，以防止整个彩色图像的图像损坏，以及使用该光学扫描设备的彩色图像形成设备。
根据本发明的一个方面，提供一种光学扫描设备，其包括多个光源单元，每个光源单元包括四个或更多光发射部分，其用于辐射基于图像数据被光学调制的光束；一个偏转单元，用于偏转多个光源单元的每一个发射的多个光束以用于扫描；和一个成像光学系统，用于成像被所述偏转单元的偏转表面偏转以用于扫描的所述多个光束到提供给各个光源单元的将被扫描的多个表面上，其中所述多个表面的每一个被相应的一个光源单元发射的所述多个光束同时扫描，并且多个扫描行同时被绘制在将被扫描的多个表面的每一个上，其中从所述相应的一个光源单元的四个或更多光源部分发射的多个光束被所述偏转单元的偏转表面同时偏转以用于扫描；并使在每个被扫描的表面上的第一扫描行被定义为在相应的将被扫描的一个表面被移动的方向上位于最上游侧的扫描行，在所述相应的一个光源单元的至少四个光源部分发射的多个光束形成的多个扫描行中，对应于所述偏转单元的第k个扫描操作中被扫描的多个表面中的至少一个表面上的第一扫描行的图像数据，相对于对应于所述偏转单元的第k个扫描操作中被扫描的多个表面中的另一个表面上的第一扫描行的图像数据，移位至少一个行间距。
根据本发明，可实现能够减少条纹形状密度不均匀的光学扫描设备以防止整个彩色图像的图像损坏，以及使用该光学扫描设备的彩色图像形成设备。
从下面示例实施例的描述本发明的进一步的特征将变得显而易见，参照附图。
图1示出了本发明的实施例1中图像数据和激光束之间的关系。
图2示出了单片多光束半导体激光。
图3是示出根据本发明的实施例1的图像形成设备的主要部分的截面图。
图4示出了本发明的实施例1中图像数据和激光束之间的关系。
图5示出了垂直腔表面发射激光。
图6是示出垂直腔表面发射激光的主要部分的透视图。
图7示出电镜(galvano mirror)。
图8是示出根据本发明的实施例2的光学扫描设备的副扫描的截面图。
图9是示出根据本发明的实施例2的光学扫描设备的主扫描的截面图。
图10是示出光学扫描设备的比较示例的主扫描的截面图。
图11是示出根据本发明的实施例2的光学扫描设备的另一个示例的副扫描的截面图。
图12是示出根据本发明的实施例2的光学扫描设备的另一个示例的副扫描的截面图。
图13是本发明的实施例3的光学扫描设备的副扫描的截面图。
图14是示出根据本发明的实施例4的图像形成设备的副扫描的截面图。
图15是示出静电潜像的电势的示意图。
图16示出重合标记。
图17是示出密度的示意图。
图18是示出常规光学扫描设备的主要部分的示意图。
图19示出从常规图像形成设备输出的图像。
图20示出从常规图像形成设备输出的图像的另一个示例。
图21示出单片多光束半导体激光。
图22示出单片多光束半导体激光的另一个示例。
具体实施例方式
在下文中，将根据附图描述本发明的实施例。
(实施例1)图1示出了相应于青色(C)图像和品红色(M)图像在两个扫描表面上图像数据和激光束(光束)之间的关系，这两个扫描表面是根据本发明的实施例1的光学扫描设备中的多个扫描表面的两个。
在该实施例中，光学扫描设备包括四个光学扫描光学系统(多束光扫描光学系统)，其使用四个单片多光束半导体激光(八光束激光)。每个多光束半导体激光包括八个光发射部分，其每一个用作光源单元并发射基于图像数据光学调制的光束。在光学扫描设备中，偏转单元偏转从每个光源单元发射的光束以用于扫描。通过相应于将被扫描的四个表面的每一个而提供的成像光学系统，将来自偏转单元的光束成像到针对每个光源单元定位的将被扫描的表面之上。
通过偏转单元的单个扫描操作以八光束同时扫描将被扫描的表面。因此，可以在将被扫描的表面上同时绘制八个扫描行。
图2示出了分别相应于四色的单片多光束半导体激光。在图2中，用于青色(C)组的八个光发射部分LD11到LD18以直线排列。用于品红色(M)组的八个光发射部分LD21到LD28以直线排列。用于黄色(Y)组的八个光发射部分LD31到LD38以直线排列。用于黑色(Bk)组的八个光发射部分LD41到LD48以直线排列。如上所述，在每个组中，光发射部分以直线排列并关于相应的成像光学系统的光轴(X-轴)旋转(以图2中箭头指示的方向)。因此，调整副扫描方向上的扫描行间距。
图3是示出使用根据本发明的实施例1的光学扫描设备的图像形成设备的示意图。在图3中，从如个人计算机的外部设备(未示出)输出的编码数据Dc输入到打印控制器101。通过打印控制器101将编码数据Dc转换为彩色图像数据ID的各自的彩色图像数据(Ci(青色)、Mi(品红色)、Yi(黄色)和Bki(黑色))。各段彩色图像数据被输入到各自的光学扫描光学系统。下标“i”表示与副扫描方向上的图像数据相关的数字。
如图1中所示，对于在第k个扫描中同时扫描的8条扫描行，定义在一个方向上位于最上游侧的扫描行为第一扫描行，被扫描的表面在该方向被移动(副扫描方向)。基于彩色图像数据ID的第i个青色图像数据Ci，通过控制光发射部分LD11的开/关获得相应于第一扫描行的图像。基于青色图像数据Ci+1，通过控制光发射部分LD12的开/关获得相应于第二扫描行的图像。分别重复相同的操作，直到通过控制相应的光发射部分的开/关而获得相应于第8条扫描行的图像。
如上所述，当在副扫描方向上发生成像光学系统的成像放大率的偏差、或在副扫描方向上发生调整的扫描行间距的偏差时，引起第k个扫描和第(k+1)个扫描之间的密度不均匀，即，光发射部分LD18和光发射部分LD11之间的密度不均匀。同样地，即使在品红色图像的情况下，引起光发射部分LD28和光发射部分LD21之间的密度不均匀。
在品红色(M)图像的情况下，基于彩色图像数据ID的第(i+2)个品红色图像数据Mi+2，通过控制光发射部分LD21的开/关获得相应于第k个扫描中扫描的第一扫描行的图像。因此，在副扫描方向上青色密度不均匀发生的位置可以从品红色密度不均匀发生的位置移位两个行间距。因而，与青色分界区域和品红色分界区域相互重叠的情况相比较，可以减少蓝色(B)图像情况下的条纹形状密度不均匀。
如上所述，在每个光学扫描光学系统中，在单个扫描形成的多个扫描行中，相应于在被扫描的表面被移动的方向上(副扫描方向)位于最上游侧的扫描行(第一扫描行)的图像数据在将被扫描表面上移位一个或多个行间距。在本实施例中，所述图像数据移位两个行间距。
换句话说，为相同的图像数据移位扫描束。在图3中，从光发射部分LD11发射相应于图像数据Ci的扫描光束。从光发射部分LD27发射相应于相应的图像数据Mi的扫描光束。从光发射部分LD35发射相应于图像数据Yi的扫描束。从光发射部分LD43发射相应于图像数据Bki的扫描束。在图3中示出以附图标记R表示的方向旋转感光鼓。四个彩色图像在中间转印带被重叠(未示出)。
此时，各段图像数据Ci，Mi，Yi，和Bki在中间转印带上的相同位置相互重叠，以形成全色图像。为了获得该结构，有如随后实施例所述的各种方法。根据最简单的方法，仅需要在副扫描方向相对于感光鼓21、22、23、和24移动光学扫描光学系统11、12、13、和14。
因此，可减少当青色、品红色、黄色和黑色四色图像相互重叠时引起的条纹形状密度不均匀。
下面描述在图像写入开始时控制所述多光束半导体激光。
在第一扫描中，通过分别发送所述8个青色图像数据C1-C8到所述半导体激光LD11-LD18来控制所述半导体激光LD11-LD18发出的光束，从而能够同时扫描以曝光8个图像数据。另一方面，至于第一扫描中的品红色数据，仅有半导体激光LD21-LD28中的半导体激光LD27-LD28接收真实的图像数据。图像数据M1被发送到半导体激光LD27，图像数据M2被发送到半导体激光LD28。在第二扫描中，图像数据Mi(其中i＝3或更大)将从相应的半导体激光LD21-LD26被发送。因此，半导体激光LD21-LD26接收空图像数据，以强制停止第一扫描中的光束发射。
类似地控制所述黄色和黑色图像。如上所述，在第一扫描中(所述图像写入的开始)，所述数量的空图像数据被插入，所述数量是通过用所述多光束半导体激光的发射点的个数替换在所述副扫描方向上移位的行的个数而获得的。
通过上述配置，从第一行形成包括青色、品红色、黄色和黑色的全色图像，所述第一行是所述写入的开始。此外，在所述扫描的末尾，可通过增加合适数量的空数据行到各个颜色，来形成包括青色、品红色、黄色和黑色的全色图像直到最后一行。
如图4中所示，仅为黑色使用16束(16束激光)，从而光发射部分的数量不同于其它光学扫描光学系统的每一个的数量。根据该结构，可以以大约双倍于在彩色图像情况下的打印速度产生单色图像。
值得注意的是，当光发射部分的数量(n1)不等于光发射部分的最小数量(n2)的整数倍时(n1＝n2דa”“a”是正整数)，分界区域在副扫描方向上的任何位置相互重叠。因此，当光发射部分的最小数量是八时，必须以八的整数倍的光束数量执行扫描，例如16、24、32、40等。
该实施例有效地作用于包括四个或更多光源部分的光源单元。通常，基于青色、品红色、黄色和黑色四色配置彩色图像形成设备。因此，可以防止各个彩色分界区域相互重叠。在包括浅青色和浅红色的六彩色的情况下，即使当浅青色分界区域与另一彩色分界区域重叠时、或即使当浅红色分界区域与另一彩色分界区域重叠时，条纹形状密度不均匀仍是难以察觉的。因为人眼对黄色的敏感度低，黄色分界区域可以与另一彩色分界区域重叠。
图5和图6示出了二维排列的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。考虑到元件结构，容易给多束光学系统提供垂直腔表面发射激光器。在最近几年，垂直腔表面发射激光器已经用作高速和高分辨率打印机的光源。
相反，在二维排列的情况下，难以通过光源的旋转调整在副扫描方向调整扫描行间距，所以可能在分界区域引起条纹形状密度不均匀。因此，当所述实施例应用于垂直腔表面发射激光时，产生其影响。
如图7中所示的电镜(galvano mirror)或如下面实施例2中所述的旋转光学多边镜等可以用作作为偏转单元的光学偏转器。
图7中所示的电镜92是通过半导体处理等制造的微电机系统(MEMS)，并包括偏转表面(横向扫描表面)94和作为偏转表面94的振动中心的轴93。偏转表面94通过光束部分95与基座部分96连接，所以通过该结构设置机械谐振频率。在电镜92中，通过外部周期力的作用可以使偏转表面94相对于轴93倾斜。通过偏转表面94的倾斜可以偏转入射的光束。如电磁力或静电力的力可以用作外部周期力。
如上所述，电镜仅包括单个偏转表面。因此，当打印机产生的打印数量将要增加时，光束的数量变得大于旋转光学多边镜情况下的数量。所以，当电镜用在该实施例中时，产生其影响。
在旋转光学多边镜的情况下，每个偏转表面的倾斜引起间距不均匀。因此，可能引起密度不均匀，例如，与副扫描方向上的成像放大率的偏差引起密度不均匀相关联的不均匀。所以，即使当旋转光学多边镜用于所述光学扫描设备时，产生本发明的充分影响。
如上所述，在该实施例中，相应于在一个将被扫描的表面上的第一扫描行的图像数据相对于相应于在将被扫描的每一个其它表面上的第一扫描行的图像数据移位一个或多个行间距。因此，可能减少当青色、品红色、黄色和黑色四色图像相互重叠时引起的条纹形状密度不均匀。
(实施例2)图8是示出根据本发明的实施例2的光学扫描设备在副扫描方向上的主要部分截面图(副扫描截面图)。
在图8中，作为偏转单元的光学偏转器5包括旋转光学多边镜(光学多边镜)，并被两个光学扫描光学系统S1和S2共用。
每个成像光学元件(成像透镜)61、62、63、和64，其对应于成像光学系统的组件，具有fθ特性，并适合用于校正主扫描方向和副扫描方向的每个上的场弯曲。反射镜71和72的每一个是用于弯曲被包括在成像光学系统中的光学路径的反射镜，并具有向下弯曲光束的功能，该光束在副扫描方向上被光学偏转器5偏转大约90°用于扫描。在感光鼓21和22的每一个中，通过来自光学扫描光学系统S1和S2的每个的光束形成静电潜像，然后通过显影装置(未示出)可视化为调色剂图像。感光鼓21和22的每一个以图8中示出的箭头R表示的方向旋转。中间转印带103以附图标记T表示的方向移动。
首先，由光学扫描光学系统S2形成的调色剂图像在转印点P1转印到中间转印带103。此后，由光学扫描光学系统S1形成的调色剂图像在转印点P2转印到中间转印带103。因此，在中间转印带103上形成彩色图像。通常，两个光学扫描设备并行排列以形成具有四色(青色、品红色、黄色和黑色)的彩色图像，该两个光学扫描设备的每一个是图8中所示的光学扫描设备。
图9是示出在该实施例中使用的光学扫描设备的光学扫描光学系统在主扫描方向上的主要部分截面图(主扫描截面图)。
在图9中，具有四个光发射部分的光源单元1(多光束半导体激光)是用于产生光束的红外光源，其每一个具有790nm的波长λ。在该实施例中，光源单元1包括单个多光束半导体激光。但是，本发明不限于此。例如，可以提供两个或多个半导体激光。从半导体激光发射的光束可以通过棱镜等彼此结合。
用作聚光的光学系统的聚光透镜(准直透镜)3用于将从光源单元1发射的发散光束转换为并行光束。孔径光阑2用于调整通过那里的光束的量以形成它的束形式。
柱面透镜4仅在副扫描截面(副扫描方向)有一定的折光力(屈光度)，并用于成像光束，其在副扫描截面中的光学偏转器5的偏转表面5a通过聚光透镜3，从而形成线图像。
聚光透镜3和柱面透镜4可以配置为光学元件。如上所述的聚光透镜3、孔径光阑2、柱面透镜4等的每一个是入射光学系统LA的组件。
作为偏转单元的光学偏转器5由例如具有四个表面的光学多边镜(旋转光学多边镜)组成，并以图9中示出的箭头“A”表示的方向通过如电动机的驱动单元(未示出)恒速旋转。
成像光学系统(fθ透镜系统)LB具有聚光功能和fθ特性，由第一和第二成像透镜(fθ透镜)61和62组成，其每个由塑料材料制成。
在该实施例中，成像光学系统LB由两个透镜组成。但是，本发明不限于此。例如，成像光学系统LB可以由单个透镜或三个或多个透镜配置。
成像光学系统LB在将被扫描的感光鼓表面8上成像，所述光束基于图像信息，其通过光学偏转器5的偏转表面被偏转用于扫描。通过使光学偏转器5的偏转表面5a和感光鼓表面8在副扫描截面中为共轭关系，成像光学系统LB实现偏转表面上的光表面歪斜校正。
每个入射表面的子午线和每个成像棱镜61和62的出口表面的形状是非球面，其可以用高达10阶的函数表示。假定原点设置在成像棱镜61和62及光轴之间的相交点，光轴的方向设为X轴，在主扫描截面与光轴正交的轴设为Y轴。在这种情况下，相应于主扫描方向的子午线方向由下式表示。
XY2R1+1-(1+k)(YR)2+B4×Y4+B6×Y6+B8×Y8+B10×Y10......(a)]]>此处R表示子午线的曲率半径，K，B4，B6，B8，和B10表示非球面系数。
相应于副扫描方向的径向方向由下式表示。
S-Z2RS*1+1-(ZRS*)2......(b)]]>此处S表示一个平面中定义的径向线形状，该平面包括在子午线方向的每个位置上的子午线的法线，并与主扫描面正交。
此处，在副扫描方向上的曲率半径(径向线曲率半径)RS*位于与主扫描方向上的光轴相距距离Y的位置，其由下式表示。
RS*＝RS×(1+D2×Y2+D4×Y4+D6×Y6+D8×Y8+D10×Y10)其中RS表示光轴上的径向线曲率半径，D2，D4，D6，D8，和D10表示径向线变化系数。
尽管在该实施例中成像棱镜61和62的表面形状由上述的表达式定义，但是表面形状不限于本发明。
如图8中所示，光学扫描光学系统S1形成的第一行的成像点P4和光学扫描光学系统S2形成的第一行的成像点P3之间的距离由附图标记D(mm)表示。感光鼓21和中间转印带103间的转印点P2及感光鼓22和中间转印带103间的转印点P1之间的距离由附图标记D’(mm)表示。在该实施例中，设置D(mm)以使距离D(mm)长于距离D’(mm)两个行间距。
假定从光学扫描设备的分辨率确定的副扫描方向上的扫描行间距由附图标记p(mm)表示，光源单元的光源部分的数量由附图标记“n”表示，“m”表示正整数，L表示满足1≤L≤n-1的整数。在该实施例中，反射镜71倾斜角度γ以满足D＝(n×m+L)×p。
例如，在分辨率是1200dpi的情况下，如下获得扫描行间距p(mm)。
p＝25.4/1200＝0.021167mm当如上描述提供各个组件时，在感光鼓21上形成的第一行调色剂图像和在感光鼓22上形成的第一行调色剂图像在副扫描方向上彼此移位两行间距。因此，由光学扫描光学系统S1引起的条纹形状密度不均匀和由光学扫描光学系统S2引起的条纹形状密度不均匀在副扫描方向上彼此移位两行间距。因此，可以使在整个彩色图像上条纹形状密度不均匀不引人注意。
即使在相应于每个色彩的第一行图像数据被移位的情况下，当成像点之间的距离D被设置为满足D＝(n×m+L)×p时，基于同一原始图像数据生成的各个彩色图像数据Yi、Mi、Ci、和Bki可以在中间转印带同一位置中彼此叠加。
在图10中示出了一个比较实施例。图10是在副扫描方向上的主要部分截面图(副扫描截面图)，示出所述比较的例子。图10中，与在图8中示出的那些相同的组件由相同符号表示。
图10的比较示例示出这样一种情况，其中在通过光学扫描光学系统形成的第一行的成像点P3和P4之间的距离D(mm)等于到中间转印带的转印点P1和P2之间的距离D′(mm)(D＝D′＝(n×m)×p)。在这种情况下，由光学扫描光学系统S1形成的第一行和由光学扫描光学系统S2形成的第一行彼此在副扫描方向上对齐。因此，发生条纹形状的密度不均匀的点在副扫描方向上彼此重合，结果密度不均匀增加。
尽管没有在图8中示出，然而可以以相同方式通过反射镜71的移位来移位所述成像点。只有光学扫描光学系统的成像点中的一个可以被移位，或光学扫描光学系统的成像点中的两个都被移位。
图11是在副扫描方向上的主要部分截面图(副扫描截面图)，示出了根据本发明实施例2的光学扫描装置的另一个实施例。在图11中，与在图10中示出的那些相同组件由相同符号表示。
图11示出了一种情况，通过相对于成像光学系统的光轴以箭头S(副扫描方向)指示的方向移位作为成像光学元件的成像透镜62，来移位成像点P4。
注意成像透镜64并没有在副扫描方向上相对于成像光学系统的光轴移位。另外，成像透镜64并没有相对于平行于主扫描方向的轴倾斜，所述轴充当转轴。
即使当在使用成像透镜62的情况下，如图11中示出的，相对于成像光学系统的光轴，在箭头S(副扫描方向)指示的方向上移位成像透镜62，并且成像透镜62相对于平行于主扫描方向的轴倾斜，所述轴充当转轴，这样可以移位所述成像点P4。
即使当成像透镜62没有在相对于成像光学系统的光轴以箭头S(副扫描方向)指示的方向上移位，并且成像透镜62仅相对于平行于主扫描方向的轴倾斜，所述轴充当转轴，可以移位成像点P4。
换句话说，在该实施例中，关于感光鼓上在副扫描方向上彼此移位成像点P3和P4的位置，相对于成像光学系统的光轴的副扫描方向上成像透镜62的位移量不同于成像透镜64的位移量。
为了在感光鼓上的副扫描方向上彼此移位成像点P3和P4的位置，相对于平行于主扫描方向的轴的成像透镜62的倾斜量，不同于成像透镜64的倾斜量，所述轴充当转轴。
尽管未示出，被包括在入射光学系统LA中的光学元件(准直透镜3和柱面透镜4)在相对于入射光学系统LA的光轴的副扫描方向上移位时，或者当被包括在入射光学系统LA中的光学元件相对于平行于主扫描方向的轴倾斜时，可以获得如以上在实施例2中描述的相同效果，所述轴充当转轴。
例如，即使当光源单元1、准直透镜3、柱面透镜4或这些光学元件的组合如上描述被移位或倾斜时，可以移位成像点P4。
图12是在副扫描方向上的主要部分截面图(副扫描截面图)，示出了根据本发明的实施例2的光学扫描设备的另一个实施例。
图12中，如在图10中示出的那些的相同组件由相同符号表示。
图12示出了转印点P2和转印点P1之间的距离D′(mm)设置为大于在图10中示出的比较实施例中的距离两行间距(L＝2行间距)的情况，其中转印点P2位于感光鼓21和中间转印带103之间，转印点P1位于感光鼓22和中间转印带103之间。
以相同方式，由光学扫描光学系统S1形成的第一行的成像点P4和由光学扫描光学系统S2形成的第一行的成像点P3之间的距离D(mm)设置为大于在图10中示出的比较实施例中的距离两行间距(L＝2行间距)。
因此，提供光学扫描光学系统S1和S2是可能的，在其中的每一个中，成像透镜、反射镜等没有被移位或倾斜。
即使在这种情况下，由光学扫描光学系统S1引起的条纹形状密度不均匀和由光学扫描光学系统S2引起的条纹形状密度不均匀可以在副扫描方向上彼此互相移位两行间距。因此，可以使在整个彩色图像上条纹形状密度不均匀不引人注意。
(实施例3)图13是副扫描截面图，示出了根据本发明的实施例3的光学扫描设备(包括示出光学偏转器的主扫描截面图)。
图13中，包括在每个成像光学系统中的成像透镜61Bk和62Bk(61Y和62Y；61M和62M；61C和62C)的光学作用等同于图9中示出的成像透镜61和62的光学作用。
该实施例不同于实施例2的地方在于偏转单元5Bk、5Y、5M和5C分别提供给各自光学扫描光学系统SBk、SY、SM和SC。
在该实施例中，并行排列四个光学扫描光学系统，也就是，形成黑色(Bk)图像的光学扫描光学系统SBk，形成黄色(Y)图像的光学扫描光学系统SY，形成品红色(M)图像的光学扫描光学系统SM，形成青色图像的光学扫描光学系统SC。在感光鼓上的第一行的成像点P21到P24形成图像数据的各个片。
成像点之间的距离D(mm)设置为满足D＝(n×m)×p。
转印点P11到P14之间的距离D′被设置为D′＝(n×m)×p，各个调色剂图像在转印点P11到P14被转印到中间转印带103上。这与在实施例2描述的比较实施例(参见图10)中的情况相对应。
在该实施例中，当偏转单元5Bk、5Y、5M和5C分别提供给各个光学扫描光学系统SBk、SY、SM和SC时，对于每种颜色，通过不同于实施例2中的方法可以移位条纹形状密度不均匀的位置。
例如，假定当通过如图13示出的光学扫描光学系统SBk画出图像中心时，光学扫描光学系统SY扫描一个被移位角度θ1的位置。当旋转光学偏转器5Y从那个状态到相应于图像中心的位置所必需的时间等于在副扫描方向旋转感光鼓23一个行间距必需的时间时，由光学扫描光学系统SY形成的第一行和由光学扫描光学系统SBk形成的第一行在副扫描方向上彼此移位一个行间距。
以相同方式，光学扫描光学系统SM扫描一个被移位角度θ2的位置。旋转光学偏转器5M从那个状态到相应于图像中心的位置必需的时间等于在副扫描方向上旋转感光鼓22两个行间距必需的时间。结果，由光学扫描光学系统SM形成的第一行和由光学扫描光学系统SBk形成的第一行在副扫描方向上彼此移位两个行间距。
因此，在光学扫描设备包括分离的偏转单元的情况下，当在偏转单元上执行偏转相位控制时，在副扫描方向上(感光鼓的旋转方向)可以容易地移位第一扫描行。
换句话说，被单独控制的各个偏转单元的偏转相位彼此不同，这样在副扫描方向上(感光鼓的旋转方向)可以容易地移位第一扫描行。
因此，可以在副扫描方向上移位对于每种颜色发生密度不均匀的点。因此，可以使在整个彩色图像上条纹形状密度不均匀不引人注意。
即使在相应于每种颜色的第一行的图像数据被移位的情况下，当偏转相位被调整为不同于该实施例时，基于同一原始图像数据生成的各段彩色图像数据Yi、Mi、Ci和Bki可以在中间转印带上相同位置上被彼此叠加。
即使如在该实施例中光学扫描设备包括分离的偏转单元的情况下，可以移位或倾斜如在实施例2中描述的成像透镜、反射镜等而不需要偏转相位控制。此外，所述成像透镜、反射镜等可以在使用偏转相位控制的同时被移位或倾斜。
(实施例4)图14是在副扫描方向的主要部分截面图(副扫描截面图)，示出了根据本发明实施例4的彩色图像形成设备。
图14中，从诸如个人电脑的外部设备102将编码数据Dc输入到图像形成设备100。通过包括在图像形成设备中的打印机控制器，编码数据Dc被转换为各个段的青色(Ci)、品红色(Mi)、黄色(Yi)和黑色(Bki)的彩色图像数据。彩色图像数据段被输入扫描光学系统11到14，其中的每一个具有在实施例3中描述的结构。从光学扫描光学系统11到14发射基于图像数据段Ci、Mi、Yi和Bki调制的光束。在主扫描方向上使用光束扫描感光鼓21到24的感光面。
通过电动机(未示出)逆时针(由箭头R指示的方向)旋转充当静电潜像承载构件(光敏构件)的感光鼓21到24。
根据该旋转，相对于正交于主扫描方向的副扫描方向上的光束而移动感光鼓21到24的感光面。
在感光鼓21到24上提供用于均匀充电感光鼓21到24的表面的充电辊(未示出)，使得与其表面接触。使用光学扫描光学系统11到14以光束照射和扫描通过充电辊充电的感光鼓21到24的表面。
如先前描述的，基于图像数据段Ci、Mi、Yi和Bki来调制光束。使用光束照射感光鼓21到24的表面以在其上形成静电潜像。通过在感光鼓21到24的旋转方向的光束使用从照射位置的下游侧上提供的显影装置31到34，使得与感光鼓21到24接触，以将静电潜像显影为调色剂图像。
通过显影装置31到34显影的调色剂图像被暂时作为四色调色剂图像转印到在感光鼓21到24下面提供的中间转印带103上，使得相对于感光鼓21到24。
在中间转印带103上形成的彩色调色剂图像被转印到充当材料的纸108上，通过传墨辊104在所述材料上转印图像。
纸108包括在供纸盒107中，人工供纸也是可以的。
其上转印了未定影的调色剂图像的纸108被传输到定影设备。定影设备包括其中提供有定影加热器(未示出)的定影辊105，和提供为加压定影辊105的加压辊106。当被所述加压接触部分加压时，从转印部分传送的纸108被加热，该加压接触部分由定影辊105和加压辊106组成，这样纸108上的未定影调色剂图像被定影。在定影辊105的后面提供输送辊109，定影有图像的纸108被输送到图像形成设备的外面。
尽管没有在图14中示出，打印机控制器101不仅仅执行早先描述的数据转换，也执行图像形成设备的每一部分的控制，以及电动机等的控制以用于旋转包括在光学扫描设备中的多边反射镜。
电势传感器41到44测量相应于在感光鼓21到24上形成的多个扫描行的静电潜影的电势。当通过电势传感器41到44读取静电潜影的电势时，可以测量条纹形状的密度不均匀在副扫描方向的位置和其度量。
图15是示出了感光鼓21到24上的静电潜影的电势的示意图，其已经由各个电势传感器41到44读取。图15中，横坐标指示在副扫描方向的位置，纵坐标指示电势。
在该实施例中，使用四光束激光器。因此，例如，在青色(C)图像的情况下，当电势在图像数据段ID1和ID2之间减少时，电势也在相对其移位四行间距的图像数据段ID5和ID6之间减少。
在品红(M)图像的情况下，电势在图像数据段ID3和ID4之间减少。在黄色(Y)的情况下，电势在图像数据段ID1和ID2之间减少，如青色(C)图像的情况下。
在黑色(Bk)图像的情况下，电势在图像数据段ID4和ID5之间减少。
因此，测量了与四种色彩相关联的电势。然后，执行该测量以确定在哪个位置电势增加或减少，以与外围电势比较。基于通过测量获得的结果确定每个图像数据的位移量。
在这种情况下，在青色(C)图像情况下电势变化的位置与黄色(Y)情况下一致。因此，当在该状态形成绿色(G)图像时，密度不均匀是显著的。
因此，例如，通过在副扫描方向移位黄色(Y)图像一个行间距，可以使密度不均匀不显著。图像数据移位方法与实施例1到3描述的一样。
(实施例5)接下来，将描述本发明的实施例5。
图14中示出的图像形成设备包括位置传感器111，用于测量调色剂图像相应于多个扫描行的位置，和密度传感器112，用于测量调色剂图像的密度。
例如，如图16中所示位置传感器111读取重合标记。因此，在副扫描方向中，与每个光学扫描光学系统关联的第一行被成像的位置可以被测量。
在图16中示出的情况，青色(C)图像情况中的第一行与黄色(Y)图像情况中的第一行对齐在一起。品红(M)图像情况中的第一行在从青色(C)图像情况中的第一行移位两行间距的位置被成像。黑色(Bk)图像情况中的第一行在从青色(C)图像情况中的第一行移位三行间距的位置被成像。因此，即使在这种情况下，当形成绿色(G)图像时，密度不均匀是显著的。
因此，例如，通过在副扫描方向移位黄色(Y)图像一个行间距可以使密度不均匀不显著。图像数据移位方法同实施例1到3中描述的一样。
密度传感器112读取相应于多个扫描行的调色剂图像的密度。基于读取获得结果确定光学扫描设备中图像数据的位移量。
图17是示出了在中间转印带103上的调色剂图像密度的示意图，其已经被密度传感器112读取。图17中，横坐标指示副扫描方向的位置，纵坐标指示密度。
在该实施例中，使用四光束激光。因此，例如，当青色(C)图像情况下，密度在图像数据段ID1和ID2之间为高时，密度在移位四行间距的图像数据段ID5和ID6的之间也为高。
在品红(M)图像的情况下，图像数据段ID3和ID4之间密度为低。在黄色(Y)图像的情况下，电势在图像数据段ID1和ID2之间密度为高，如青色(C)图像的情况下。
在黑色(Bk)图像情况下，图像数据段ID4和ID5之间密度为高。
因此，与四种色彩关联的密度被测量。然后，执行该测量以确定哪个位置密度较高或较低，以与外围密度相比。基于通过测量获得的结果确定每个图像数据的位移数量。在这种情况下，在青色(C)图像情况下密度改变的位置与黄色(Y)图像情况下重合。因此，当在该状态形成绿色(G)图像时，密度不均匀是显著的。
因此，例如，通过在副扫描方向上移位黄色(Y)图像数据一个行间距，可以使密度不均匀不显著。图像移位方法与实施例1到3中描述的一样。
例如，在启动图像形成设备的主机后，立即执行如实施例4中描述的通过位置传感器的成像位置测量，通过密度传感器的图像密度测量，以及通过电势传感器的静电潜像的电势的测量。
在图像形成设备在工厂中被装配的情况下，即使当每一个将被扫描的表面上的第一行相对于将被扫描的另一表面上第一行移位，以使得密度不均匀不显著时，可以通过传输期间振动的影响和环境变化的影响在副扫描方向上移位成像点。
因此，可以说在实际输出图像之前，最好检查当前状态并移位图像数据，这样密度不均匀变得最不显著。
已经参考示例性实施例描述了本发明，应该理解本发明不限制于公开的示例性实施例。随后权利要求书的范围符合最宽的解释，以至于包括所有这样的修改以及等同结构和功能。
权利要求
1.一种光学扫描设备，包括多个光源单元，每一个包括四个或更多光源部分，用于辐射基于图像数据被光学地调制的多个光束；偏转单元，用于偏转从所述多个光源单元中的每一个发射的所述多个光束以用于扫描；成像光学系统，其用于把所述偏转单元的偏转表面所偏转以用于扫描的所述多个光束成像到为各个光源单元提供的将被扫描的多个表面上，其中所述将被扫描的多个表面的每一个同时被从一个相应的光源单元发射的多个光束所扫描，并且多个扫描行同时被绘制在所述多个被扫描表面的每一个上，其中从所述一个相应的光源单元的四个或多个光发射部分发射的所述多个光束被所述偏转单元的所述偏转表面同时偏转以用于扫描，以及其中当所述被扫描的表面上的第一扫描行被定义为在相应的一个被扫描表面所被移动的方向上位于最上游侧的一个扫描行时，在所述一个相应的光源单元的四个或多个光发射部分发射的多个光束形成的多个扫描行之中，相应于所述偏转单元的第k个扫描操作中将被扫描的多个表面中的至少一个表面上的第一扫描行的图像数据，从相应于所述偏转单元的第k个扫描操作中将被扫描的多个表面中的另一个表面上的第一扫描行的图像数据，移位至少一个行间距。
2.根据权利要求1的光学扫描设备，其中在所述偏转单元的第k个扫描操作中，相应于在所述被扫描表面上的第一扫描行的各段图像数据被彼此移位至少一个行间距。
3.根据权利要求1的光学扫描设备，其中，相应于多个被扫描表面的至少一个而提供的光源单元的光发射部分的数量n1不同于相应于所述多个被扫描表面的另一个而提供的至少另一个光源单元的光发射部分的数量n2，其中n1＝n2×a，并且a是正整数。
4.根据权利要求1的光学扫描设备，其中满足下式，D＝(n×m+L)×p其中D(mm)表示多个被扫描表面的相邻两个表面上的第一行的成像点之间的距离，p(mm)表示从所述光学扫描设备的分辨率确定的扫描行间距，n表示所述光源单元的光发射部分的数量，m表示正整数，L表示满足1≤L≤n-1的整数。
5.根据权利要求1的光学扫描设备，其中所述光学扫描设备包括多个偏转单元，并且其中在偏转单元的第k个扫描操作中，多个偏转单元在偏转相位上彼此不同。
6.根据权利要求4的光学扫描设备，其中所述光学扫描设备包括多个成像光学系统，所述多个成像光学系统的每一个包括成像光学元件，以及其中被包括在所述多个成像光学系统中的所述成像光学元件相对于所述成像光学系统的光轴在副扫描方向上彼此的移位量不同。
7.根据权利要求4的光学扫描设备，进一步包括多个光学系统，其中所述多个成像光学系统的每一个包括光学元件，并且其中被包括在所述多个成像光学系统中的所述成像光学元件彼此倾斜量不同，其具有平行于主扫描方向的旋转轴。
8.根据权利要求1的光学扫描设备，其中所述光源单元包括具有多个光发射部分的垂直腔表面发射激光器。
9.根据权利要求8的光学扫描设备，其中所述光源单元包括具有多个二维排列的光发射部分的垂直腔表面发射激光器。
10.一种彩色图像形成设备，包括根据权利要求1到9的任何一个的光学扫描设备；位于所述被扫描表面上的多个光敏构件；多个显影装置，用于显影通过所述光学扫描设备以光束扫描在所述光敏构件上形成的静电潜像为调色剂图像；转印装置，用于将显影的调色剂图像转印到图像将被转印到其上的材料；以及定影装置，用于将转印的调色剂图像定影到图像将被转印到其上的所述材料。
11.一种彩色图像形成设备，包括根据权利要求1到9的任何一个的光学扫描设备；和打印机控制器，用于将外部装置输入的编码数据转换为图像信号，并将所述图像信号输入到所述光学扫描设备。
12.根据权利要求10的彩色图像形成设备，进一步包括电势传感器，用于测量在所述光敏构件上形成的所述静电潜像的电势，其中对应于所述多个扫描行的所述静电潜像的信息被所述电势传感器读取，并基于所述读取获得的结果确定所述光学扫描设备中的图像数据的位移量。
13.根据权利要求10的彩色图像形成设备，进一步包括位置传感器，用于测量所述显影的调色剂图像的位置，其中所述多个扫描行的位置信息被所述位置传感器读取，并基于所述读取获得的结果确定所述光学扫描设备中的图像数据的位移量。
14.根据权利要求10的彩色图像形成设备，进一步包括密度传感器，用于测量对应于所述多个扫描行的所述显影的调色剂图像的密度，其中所述调色剂图像的密度被所述密度传感器读取，并基于所述读取获得的结果确定所述光学扫描设备中的图像数据的位移量。
全文摘要
光学扫描设备和使用相同设备的彩色图像形成设备，减少其中的条纹形状密度不均匀以防止图像损坏同时以从光源单元发射的光束扫描每个扫描表面，并且同时在扫描表面上绘制扫描行；通过偏转单元同时偏转从相应的光源单元的至少四个光发射部分发射的光束以用于扫描；对应于第一扫描行的图像数据，即，所述偏转单元在第k个扫描中的至少一个扫描表面上的、位于在所述扫描表面在扫描行中移动的方向上的最上游侧的扫描行，从对应于所述第k个扫描中另一个扫描表面上的第一扫描行的图像数据，移位至少一个行间距。
文档编号G03G15/04GK101025473SQ200710078940
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月16日
发明者下村秀和 申请人:佳能株式会社