专利名称：光学扫描设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使用静电或电子照相记录方法检测成像设备的光学特性的技术。
背景技术：
一般而言，电子照相成像设备包括光学扫描设备，该设备根据输入的图像数据驱动半导体激光器以在光敏部件上形成相应于图像数据的静电潜像。
被用作光学扫描设备的光源的半导体激光器发出具有波长-温度特性的激光束。换句话说，当温度改变时，激光束的波长也改变。相应地，光学扫描设备中的用于透射激光束的透镜和用于反射激光束的反射镜的折射率和反射率也改变。结果，由激光束在光敏部件上形成的扫描线的放大率也改变。
当使用多光束光源时，由于激光束之间的波长差异，由温度特性所引起的上文所描述的放大率的变化被添加到放大率的初始差异中。结果，所有激光束的放大率都会分别地改变。因此，提出了通过在光敏部件上形成测试图案并测量中间转印部件上的测试图案之间的间隙，从而来检测每一个激光束的放大率的方法(例如，请参阅日本专利公开No.8-156332)。
然而，光源的数量可以增大到几十个或几百个，以取得具有较高速度和分辨率的成像设备。在这样的情况下，需要花费相当长的时间才能形成测试图案并对它们进行检测。因此，上文所提及的方法被认为是不切实际的。
需要在光学扫描设备中而不是在中间转印部件上检测每一个光束的放大率。因此，已经提出了通过在扫描线的上游和下游位置放置传感器并测量在两个位置之间进行扫描所需的时间，从而来检测放大率的方法(例如，请参阅日本专利公开No.2002-122799)。
然而，例如在光学扫描设备中纠正当光学扫描设备连接到成像设备时生成的误差所导致的扫描线的倾斜的情况下，不能简单地通过测量在两个位置之间进行扫描所需的时间来检测准确的放大率。下面将参考图5、6A-6B以及7A-7B说明这一点的理由。
图5是光学扫描设备的主要部件的示意顶视图。图5显示了扫描位置检测传感器91和92、从多光束光源发出的激光束A和B、多面反射镜33以及f-θ透镜34。图6A显示了如图5所示的扫描位置检测传感器91和92与多光束光源的激光束A和B之间的关系(在图7A中倾斜θ为零(0))。
图6B显示了由扫描位置检测传感器91和92检测到的信号。图7A显示了扫描位置检测传感器91和92与倾斜为角度θ的激光束A和B之间的关系。图7B显示了当扫描线具有角度θ的倾斜时由扫描位置检测传感器91和92检测到的信号。
当激光束A和B具有不同波长时，对于激光束A和B，反射镜33和f-θ透镜34分别具有不同的反射率和折射率。因此，如图5所示，激光束A和B具有不同的扫描线宽度(扫描放大率)。在如图5所示的情况下，激光束B的扫描速度高于激光束A的扫描速度。因此，在图6B中，激光束A和B分别在扫描位置检测传感器91和92之间移动所需的时间Ta和Tb满足Ta＞Tb。
当扫描位置检测传感器91和92之间的距离是L，而激光束A和B的扫描速度分别是Va和Vb时，满足下列公式Va＝L/Ta，Vb＝L/Tb当激光束A的扫描线A′的扫描放大率被定义为1时，按如下方式计算激光束B的扫描线B′的扫描放大率Vb/Va＝Ta/Tb然而，如果通过调整光学扫描设备中的透镜位置等等来纠正当光学扫描设备连接到成像设备时生成的误差所导致的扫描线的倾斜，则相对于扫描位置检测传感器91和92，扫描线具有角度为θ的倾斜，如图7A所示。
在图7A中，扫描线的长度被确定为L，虽然在实践中它是L′＝L/cosθ。按如下方式计算激光束A的实际扫描速度Va′＝L′/Ta＝L/(Ta cosθ)然而，按如下方式确定激光束A的扫描速度Va′＝L/Ta这意味着，确定的扫描速度具有(1/cosθ-1)的误差。当激光束A的扫描速度被用作参考时，使用下列公式确定扫描线B′的扫描放大率Vb′/Va′＝Ta/Tb因此，虽然可以计算相对放大率，但是，因为被用作参考的扫描线A′的放大率包括误差，因此，所有激光束的放大率都包括误差。
发明内容
本发明旨在提供一种光学扫描设备，该设备可以同时检测扫描线的倾斜和多光束光学系统(该系统能够发出几十个或几百个波束，以提高速度和分辨率)的激光放大率，并且甚至在成像操作过程中也可以执行检测。
根据本发明的第一方面，光学扫描设备通过在图像承载构件上扫描从光源发出的激光束来形成潜像，该光学扫描设备包括被配置为检测激光束的第一和第二激光束检测器；扫描线倾斜检测器，其被配置为根据由第一和第二激光束检测器获得的检测结果，检测图像承载构件上扫描线的倾斜。
根据本发明的第二个方面，提供一种通过使用偏转扫描单元在主扫描方向上偏转和扫描从光源发出的激光束来在图像承载构件上形成潜像的光学扫描设备，该光学扫描设备包括第一激光束检测器，其被配置为检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域前面的扫描区域中的激光束；第二激光束检测器，其被配置为检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域后面的扫描区域中的激光束；以及扫描线倾斜检测器，其被配置为根据输出信号从第一激光束检测器输出的时间段、输出信号从第二激光束检测器输出的时间段、以及从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段，检测图像承载构件上扫描线相对于主扫描方向的倾斜。
根据本发明的第三个方面，提供一种通过使用偏转扫描单元在主扫描方向上偏转和扫描从光源发出的激光束来在图像承载构件上形成潜像的光学扫描设备，该光学扫描设备包括被配置为检测激光束的第一和第二激光束检测器；以及扫描线倾斜检测器，其被配置为根据由第一和第二激光束检测器获得的检测结果，检测图像承载构件上扫描线的倾斜。第一和第二激光束检测器各自都包括位于主扫描方向上的前沿处的第一面和位于主扫描方向上的后沿处的第二面，第一面和第二面彼此不平行。第一激光束检测器的第一面和第二激光束检测器的第一面彼此平行，第一激光束检测器的第二面和第二激光束检测器的第二面彼此平行。
相应地，本发明提供一种光学扫描设备，该设备可以检测扫描线的倾斜和激光束的扫描放大率，并且甚至在成像操作过程中也可以执行检测。
通过下列参考附图对示范性实施例的描述，本发明的其他特征和方面将变得显而易见。
图1是显示了根据本发明的一个实施例的示例成像设备的总体结构的截面图。
图2是根据该实施例的示例曝光控制单元的示意顶视图。
图3A是显示了示范性扫描位置检测传感器、具有倾斜的扫描线以及没有倾斜的扫描线。
图3B是显示了输出信号从扫描位置检测传感器输出的时间段与从激光束入射到上游扫描位置检测传感器时起到激光束入射到下游扫描位置检测传感器的时间段之间的关系的图。
图4是显示了根据该实施例的控制信号的示例序列的图形。
图5是已知光学扫描设备的主要部件的示意顶视图。
图6A是显示了已知设备中的扫描位置检测传感器和激光束的图。
图6B是显示了由已知设备中的扫描位置检测传感器检测到的信号的图。
图7A是显示了已知设备中的扫描位置检测传感器和具有角度为θ的倾斜的激光束的图。
图7B是显示了当扫描线具有倾斜时由扫描位置检测传感器检测到的信号的图。
具体实施例方式
下面将参考附图描述根据本发明的一个实施例的示范性光学扫描设备。
图1是显示了根据本发明的该实施例的成像设备的总体结构的截面图。下面将参考图1描述数字复印机的基本操作。
成像设备包括原稿馈送器1。原稿馈送器1连续地将层叠在其上的原稿片材(sheet)输送到原稿压板玻璃2上，一次一张。当原稿片材到达原稿压板玻璃板2上的预定位置时，扫描仪单元4上的灯3打开，扫描仪单元4开始移动，同时照射原稿片材的表面。照射光被原稿片材反射，通过反射镜5、6和7被引导到透镜8，并在图像传感器单元9的成像平面上形成光学图像。图像传感器单元9通过光电转换将光学图像转换为电信号，该电信号被输入到图像处理单元(未显示)。图像处理单元将输入的电信号转换为数字信号，并对如此获得的数字信号进行图像处理，以生成图像信号。图像信号被直接输入到曝光控制单元(光学扫描设备)10，或者在临时存储在图像存储器中之后输入到曝光控制单元10。
上文所描述的曝光控制单元10根据接收到的图像信号驱动半导体激光器(未显示)，以便从半导体激光器发出激光束。如此发出的激光束被指向可旋转的感光鼓11(该感光鼓11相应于图像承载构件)，同时由包括多面反射镜的扫描系统在主扫描方向对其进行扫描。因此，在充当光敏部件的感光鼓11上形成对应于图像信号的静电潜像。
在感光鼓11周围设置辅助充电器26、预曝光灯27、主充电器28、电势传感器100、显影器13、转印设备16以及清洁器25。辅助充电器26从感光鼓11的表面去除静电。预曝光灯27从感光鼓11的表面去除剩余电荷。主充电器26均匀地给感光鼓11的表面充电。电势传感器100充当用于测量感光鼓11表面上的电势的传感器。如此，由电势传感器100来测量感光鼓11的电势。电势传感器100例如包括六个传感器元件，它们在主扫描方向上排列，其间具有恒定的间隔。显影器13向感光鼓11提供调色剂，以在感光鼓11上可视化静电潜像作为调色剂图像。转印设备16将在感光鼓11上形成的调色剂图像传送到从任何一个盒14和15提供的片材上。清洁器25刮削并收集残留在感光鼓11上的调色剂，以使得感光鼓11准备用于下一个成像周期。
转印设备16向其上转印了调色剂图像的片材被输送到定影设备17。定影设备17对片材上的调色剂图像加热并施加压力，从而将图像定影在纸张上。在其上面定影了调色剂图像的片材通过挡板20被引导到排出辊18，并被排放到设备之外。当在片材的两面成像时，在片材的一面上成像之后由传感器19检测片材的尾端，然后，通过挡板20执行片材反转操作，以将成像表面切换到另一面。由于片材反转操作，该片材被输送到双面记录路径24。然后，片材再次被从双面记录路径24输送到感光鼓11和转印设备16之间的某一个位置，在此调色剂成像被转印到片材的另一面。
图2是根据本实施例的曝光控制单元10的示范性结构的示意图。曝光控制单元10包括半导体激光器43。激光器驱动控制器31驱动并控制半导体激光器43生成激光振荡。在半导体激光器43中设置了用于检测一部分激光束的光电检测器。通过光电检测器获得的检测信号用于自动功率控制(APC)，用来将从半导体激光器43发出的激光束的强度控制到预定值。
从半导体激光器43发出的激光束通过准直透镜35和光圈32转换为具有预定光束直径的基本上准直的光束，并入射到可旋转的多面反射镜33(其相应于偏转扫描单元)上。可旋转的多面反射镜33在箭头所示的方向以恒定角速度旋转。可旋转的多面反射镜33的这种旋转将入射到其上的激光束转换为以连续变化的角度偏转的光束。偏转光束被f-θ透镜34聚焦。同时，f-θ透镜34纠正失真，以确保激光束的扫描操作的时间线性度。如此，执行偏转扫描操作，其中由激光束以恒定的速度对感光鼓11进行扫描。
提供了光束检测传感器(下面简称为“BD传感器”)36，用于检测被多面反射镜33反射的并穿过f-θ透镜34的激光束。由BD传感器36获得的检测信号被用作使得可旋转的多面反射镜33的旋转与数据写入时间同步的同步信号。
作为扫描位置检测传感器(其相应于激光束检测器)，分别在上游和下游位置提供第一和第二扫描位置检测传感器(第一和第二激光束检测器)37和38。上游位置相应于图像承载构件上的其中形成了潜像的区域前面的扫描区域，而下游位置相应于图像承载构件上的其中形成了潜像的区域后面的扫描区域。
如此，从半导体激光器43发出的激光束被准直透镜35和光圈32转换为具有预定光束直径的基本上准直的光束，然后输入到可旋转的多面反射镜33上。
图3A是显示了根据本实施例的扫描位置检测传感器37和38的结构的示例的图形。图3A显示了具有倾斜θ(相应于图像承载构件上扫描线的倾斜)的扫描线A′(实线)，以及没有倾斜(θ＝0)的假想的(理想的)扫描线a(虚线)。
图3B显示了分别由扫描位置检测传感器37和38作为检测结果获得的输出信号(相应于脉冲)的时间段T1和T2(相应于脉冲宽度(长度))，以及从激光束入射到扫描位置检测传感器37时起到激光束入射到扫描位置检测传感器38时的时间段T(相应于上升沿之间的间隔)之间的关系。L1′、L2′和L′分别表示实际扫描线A′穿过第一扫描位置检测传感器37的距离、实际扫描线A′穿过第二扫描位置检测传感器38的距离、从实际扫描线A′到达第一扫描位置检测传感器37的位置到实际扫描线A′到达第二扫描位置检测传感器38的位置之间的距离。此外，L1、L2和L表示当距离L1′、L2′以及L1被投影到假想的扫描线a上时获得的距离。
如图3A所示，每一个扫描位置检测传感器37和38都具有等腰直角三角形的形状。第一扫描位置检测传感器37的第一面37a和第二扫描位置检测传感器38的第一面38a(相应于主扫描方向上的前沿)彼此平行。类似地，第一扫描位置检测传感器37的第二面37b和第二扫描位置检测传感器38的第二面38b(相应于主扫描方向上的后沿)也彼此平行。此外，第一和第二扫描位置检测传感器37和38被如此定位，以使得其第一面37a和38a垂直于主扫描方向(感光鼓的纵向或轴线方向)。
在本实施例中，使用了具有等腰直角三角形的形状的扫描位置检测传感器37和38，以便于计算。然而，扫描位置检测传感器的形状不仅限于这种形状，也可以是简单的直角三角形。
第一和第二扫描位置检测传感器包括一对平行光线接收元件。第一扫描位置检测传感器37包括其各边垂直于主扫描方向的面37a，以及其各边不平行于主扫描方向(成角度θ)的第二面37b。此外，第二扫描位置检测传感器38包括其各边垂直于主扫描方向的面38a，以及其各边不平行于主扫描方向(成角度θ)的面38b。
在图3A中，满足下列公式tanθ＝(L1-L2)(1+tanθ)/L
因此，可以导出下列公式tanθ＝(L1-L2)/(L-L1+L2)通过代L1＝L1′cosθ，L2＝L2′cosθ和L＝L′cosθ，获得了下列公式tanθ＝(L1′-L2′)/(L′-L1′+L2′)由于T1∝L1′，T2∝L2′，T∝L′，上述公式可以改写为tanθ＝(T1-T2)/(T-T1+T2)其中，T1-T2相应于脉冲宽度的差异。因此，可以根据检测到的时间段T1、T2和T计算倾斜角θ。
此外，因为V′＝L′/T且L′＝L/cosθ，所以，按如下方式计算扫描速度V′V＝L/(Tcosθ)如果沿着没有倾斜的假想的扫描线a扫瞄距离L所需的时间是t，则扫描线a的扫描速度v为v＝L/t。因此，按如下方式计算具有倾斜角θ的扫描线A′的放大率(相应于扫描放大率)V′/v＝t/(Tcosθ)由于t是一个设计值，所以可根据两个参数来计算扫描线A′的放大率上文所描述的倾斜角θ和从激光束入射到扫描位置检测传感器37时起到激光束入射到扫描位置检测传感器38时的时间段T。
图4显示了用于基于由放大率误差所导致的主扫描时间的变化来检测扫描位置变化的方法的示例。显示了扫描线A′，B′，C′，...，作为可以由可旋转的多面反射镜33的单个反射面同时扫描的激光束A，B，C，...所形成的扫描线。
在图4中，激光束A始终用于通过扫描BD传感器36来检测主扫描同步信号。因此，设置激光束A的控制信号，以使得该信号在BD传感器36的前面被接通打开，在检测之后被关断(CA1和CA2)。对扫描位置检测传感器37和38进行开关控制，以便在单次扫描中只有一个激光束被入射到扫描位置检测传感器37和38。因此，如果例如激光束A要被入射到某一反射面[1]的位置检测传感器37和38上，则激光束A的控制信号如CA1表示的那样设置，而激光束B和C的控制信号分别如CB1和CC1表示的那样设置。
每一个激光束都通过图像区域中与其相应的图像调制信号来进行ON/OFF控制。因此，来自BD传感器36、上游扫描位置检测传感器37以及下游扫描位置检测传感器38的输出信号分别由S36、S37-1以及S38-1表示。根据信号S37-1和S38-1确定时间段TA1、TA2以及TA，根据上文所描述的公式计算倾斜角θ和激光束A的放大率。
当反射面被切换到下一表面[2]时，入射到扫描位置检测传感器37和38上的激光束被切换到激光束B。因此，激光束A、B和C的控制信号分别如CA2、CB2和CC2表示的那样设置。在此情况下，所获得的BD传感器36的输出信号由S36表示，类似于设置了多边形表面[1]的情况。此外，所获得的来自上游扫描位置检测传感器37和下游扫描位置检测传感器38的输出信号分别由S37-2和S38-2表示。根据信号S37-2和S38-2确定时间段TB1、TB2和TB，根据上文所描述的公式，使用在反射面[1]的情况下获得的斜角θ来计算激光束B的放大率。类似地，当反射面被切换到下一表面时，要入射到扫描位置检测传感器37和38的激光束被切换到激光束C，并且以类似的方式计算激光束C的放大率。
如上文所描述的，每当用于进行扫描的反射面改变时，都切换入射到扫描位置检测传感器37和38上的激光。然后，根据来自扫描位置检测传感器37和38的输出信号，通过上文所描述的方法来计算每一束激光的放大率。因此，甚至在成像过程中，也可以检测到每一束激光的放大率。
可以由CPU(未显示)直接执行上文所描述的时间段T1、T2和T的测量以及倾斜角θ的计算。或者，该CPU(未显示)可以使用高速时钟接收由逻辑电路获得的测量和计算结果。
此外，根据本实施例，对于每一反射面，改变入射到扫描位置检测传感器37和38上的激光。然而，还可以对于可旋转的多面反射镜的每一转或每几转改变入射到扫描位置检测传感器37和38上的激光，并且可以根据检测到的时间段T1、T2和T计算每一束激光的放大率。当始终使用相应的一个反射面对每一束激光进行检测时，即使各反射面之间有差异，也可以以高的精确度进行检测。
如上文所描述的，根据本实施例，甚至在扫描线具有倾斜的情况下也可以检测到准确的放大率。此外，甚至在成像过程中，也可以使用在图像区域外部的区域获得的信号执行检测，而不会降低效率。
虽然是参考示范性实施例描述本发明的，但是应该理解，本发明不仅限于所说明的示范性实施例。下列权利要求的范围应该有最广泛的解释，以便包含所有修改、等同结构和功能。
权利要求
1.一种通过在图像承载构件上扫描从光源发出的激光束来形成潜像的光学扫描设备，该设备包括被配置为检测激光束的第一和第二激光束检测器；以及扫描线倾斜检测器，其被配置为根据由第一和第二激光束检测器获得的检测结果，检测图像承载构件上扫描线的倾斜。
2.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中，第一激光束检测器检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域前面的扫描区域中的激光束，第二激光束检测器检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域后面的扫描区域中的激光束。
3.根据权利要求2所述的光学扫描设备，其中，按如下方式计算图像承载构件上扫描线的倾斜θtanθ＝(T1-T2)/(T-T1+T2)其中，T是从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段，T1是输出信号从第一激光束检测器输出的时间段，T2是输出信号从第二激光束检测器输出的时间段。
4.根据权利要求3所述的光学扫描设备，其中，根据由扫描线倾斜检测器确定的倾斜θ、时间段T、以及在倾斜θ为0的情况下从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段t，计算激光束的扫描放大率。
5.一种通过使用偏转扫描单元在主扫描方向上偏转和扫描从光源发出的激光束来在图像承载构件上形成潜像的光学扫描设备，该光学扫描设备包括第一激光束检测器，其被配置为检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域前面的扫描区域中的激光束；第二激光束检测器，其被配置为检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域后面的扫描区域中的激光束；以及扫描线倾斜检测器，其被配置为根据输出信号从第一激光束检测器输出的时间段、输出信号从第二激光束检测器输出的时间段，以及从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段，检测图像承载构件上的扫描线相对于主扫描方向的倾斜。
6.根据权利要求5所述的光学扫描设备，其中，按如下方式计算图像承载构件上扫描线相对于主扫描方向的倾斜θtanθ＝(T1-T2)/(T-T1+T2)其中，T是从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段，T1是输出信号从第一激光束检测器输出的时间段，T2是输出信号从第二激光束检测器输出的时间段。
7.根据权利要求6所述的光学扫描设备，其中，根据由扫描线倾斜检测器确定的倾斜θ、时间段T、以及在倾斜θ为0的情况下从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段t，计算激光束的扫描放大率。
8.一种通过使用偏转扫描单元在主扫描方向上偏转和扫描从光源发出的激光束来在图像承载构件上形成潜像的光学扫描设备，该光学扫描设备包括被配置为检测激光束的第一和第二激光束检测器；以及扫描线倾斜检测器，其被配置为根据由第一和第二激光束检测器获得的检测结果，检测图像承载构件上扫描线的倾斜，其中，第一和第二激光束检测器各自都包括位于主扫描方向上的前沿处的第一面和位于主扫描方向上的后沿处的第二面，第一面和第二面彼此不平行，以及其中，第一激光束检测器的第一面和第二激光束检测器的第一面彼此平行，第一激光束检测器的第二面和第二激光束检测器的第二面彼此平行。
9.根据权利要求8所述的光学扫描设备，其中，扫描线倾斜检测器根据由第一激光束检测器输出的第一脉冲的宽度、由第二激光束检测器输出的第二脉冲的宽度、从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段，计算图像承载构件上扫描线的倾斜。
10.根据权利要求9所述的光学扫描设备，其中，按如下方式计算图像承载构件上扫描线的倾斜θtanθ＝(T1-T2)/(T-T1+T2)其中，T是从激光束入射到第一激光束检测器时起到激光束入射到第二激光束检测器时的时间段，T1是相应于由第一激光束检测器输出的第一脉冲的宽度的时间段，T2是相应于由第二激光束检测器输出的第二脉冲的宽度的时间段。
11.根据权利要求10所述的光学扫描设备，其中，根据由扫描线倾斜检测器确定的倾斜θ、时间段T、以及在倾斜θ为0的情况下从激光束入射到第一激光束检测器起到激光束入射到第二激光束检测器的时间段t，计算激光束的扫描放大率。
全文摘要
本发明涉及一种光学扫描设备，其通过在图像承载构件上扫描从光源发出的激光束来形成潜像。该设备包括用于检测激光束的第一和第二激光束检测器；扫描线倾斜检测器，其用于根据由第一和第二激光束检测器获得的检测结果，检测图像承载构件上扫描线的倾斜。第一激光束检测器检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域前面的扫描区域中的激光束，第二激光束检测器检测图像承载构件上的其中形成了潜像的区域后面的扫描区域中的激光束。
文档编号H04N1/04GK101086648SQ20071010117
公开日2007年12月12日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年6月9日
发明者古贺胜秀 申请人:佳能株式会社