专利名称：光扫描单元和利用该光扫描单元的电子照相成像装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及光扫描单元及利用该光扫描单元的电子照相成像装置。
背景技术：
光扫描单元是用于将光源发射的光扫描到预定区域的单元，并且在各种器件(诸 如，电子照相成像装置和扫描显示器件)中使用。例如，在电子照相成像装置中，如果经由光扫描单元执行的主扫描和因光感受器 的移动而执行的次扫描，光扫描单元将光束扫描到光感受器(诸如光敏鼓)上，则静电潜像 形成在光感受器上。形成的静电潜像通过利用诸如调色剂的显影剂而显影为显影图像，显 影图像被转移到印刷介质上。光扫描单元包括用于偏转光源发射的光束并将光束扫描到光感受器上的光学偏 转器和用于折射光源发射的光束并使光束成像的光学单元(透镜)。光扫描单元的光学单 元的实例包括用于使光源发射的光束准直的准直透镜、用于沿次扫描方向将光束聚焦到光 学偏转器的反射表面上的圆柱透镜以及用于使光学偏转器扫描的光束成像在光感受器上 的扫描透镜。
发明内容
根据一个方面，提供一种扫描单元，包括光源，用于发射光束；光学偏转器，用于 在主扫描方向上偏转并扫描从光源发射的光束；第一光学单元，包括单个透镜，设置在光源 与光学偏转器之间，以及用于在主扫描方向上准直从光源发射的光束并在次扫描方向上将 光束聚焦到光学偏转器的反射表面上；以及第二光学单元，包括至少一个透镜并用于使被 光学偏转器偏转并扫描的光束成像在扫描目标表面上，其中，满足I βπιΙ > |β8|，其中， βm表示在主扫描方向上光扫描单元的光学系统的放大率，β S表示在次扫描方向上光扫 描单元的光学系统的放大率。根据另一方面，提供了一种电子照相成像装置，包括光感受器；光扫描单元，用 于将光束扫描到光感受器的扫描目标表面上，从而形成静电潜像；以及显影单元，将调色剂 提供到由光感受器形成的静电潜像从而显影静电潜像。光扫描单元可以满足0.05 < (β s/βπι)2 < 0. 5。第一光学单元可以包括变形透镜。第一光学单元可以由塑料形成。衍射图案可以形成在第一光学单元的至少一个表面上。第一光学单元的衍射图案可以形成为锯齿形或阶梯形。第一光学单元的其上形成有衍射图案的衍射表面可以具有圆形或椭圆形。
Ott第一光学单元的衍射图案可以采用冲)= — {cxr2 + c2r" + c/ + C4/)表示，其中，
mA
φ表示在离开衍射表面的中心r距离的区域中衍射图案的相，m表示衍射级，λ表示从光源发射的光束的波长，及Cl、c2、c3和c4表示多项式的系数。光扫描单元可还包括用于使光束成形的狭缝。本发明的附加方面和/或优点将在以下的描述中部分地阐述，部分将通过这些描 述变得清楚或者可以通过实践实施方式而习之。
通过参考附图对本发明的示范性实施方式进行详细描述，本发明的上述和其它特 性和优点将变得更加清楚，附图中图1为示出根据实施方式光扫描单元关于主扫描面的光学构造的示意图；图2为示出图1所示的光扫描单元关于次扫描面的光学构造的示意图；图3为根据实施方式在图1所示的光扫描单元中使用的第一光学单元的示意侧视 图；图4A为根据另一实施方式在图1所示的光扫描单元中所使用的第一光学单元的 示意侧视图；图4B为示出图4A所示的第一光学单元的衍射表面的示意图；图5为示出根据实施方式次扫描光束直径关于光扫描单元的光学系统的放大比 根据在第一光学单元的主/次扫描方向上的位置调整而发生的变化的曲线图；以及图6为根据实施方式利用光扫描单元的电子照相成像装置的示意结构图。
具体实施例方式此后，通过参考所附的附图解释本发明的实施方式，将详细地描述本发明。然而， 本发明可以以许多不同的形式实现且不应解释为限于这里阐述的实施方式；而是，提供这 些实施方式使得本公开将充分和完整，且向本领域的普通技术人员全面地传达本发明的构 思。在附图中，相似的附图标记指示相似的元件，且为了清晰且便于解释夸大了每个元件的 尺寸。图1为示出根据实施方式的光扫描单元关于主扫描面的光学构造的示意图。图2 为示出图1所示的光扫描单元关于次扫描面的光学构造的示意图。这里，主扫描面是其中 光束在主扫描方向上扫描的平面，次扫描面是垂直于主扫描面的平面。图2中，为了便于解 释，由光束偏转器偏转的光束被图示为与光束未偏转的行进一样。参考图1和图2，光扫描单元包括用于发射光束L的光源20、狭缝40、第一光学单 元50、光学偏转器60和第二光学单元70。光源20发射光束L。例如，发射激光束的半导体激光二极管可以用作光源20。狭缝40使光源20发射的光束L成形并可以具有开口，该开口具有例如圆形或椭 圆形。虽然在图1和图2中狭缝40设置在光源20与第一光学单元50之间，但是狭缝40 的位置不受此限制。例如，狭缝40可以设置在第一光学单元50与光学偏转器60之间。此 外，可以省略狭缝40。第一光学单元50设置在光源20与光学偏转器60之间，使光源20发射的光束L 在主扫描方向X上准直，并且在次扫描方向y上将光束L聚焦到光学偏转器60的反射表面 上。第一光学单元50可以包括单个变形透镜。第一光学单元50执行准直透镜和圆柱透镜二者的功能，而在常规光扫描单元中包括独立的准直透镜和圆柱透镜。第一光学单元50可 以由塑料形成。这里，主扫描方向χ是光束L关于扫描目标表面80扫描的方向，次扫描方 向y是关于扫描目标表面80垂直于主扫描方向χ的方向并且与光学偏转器60的旋转轴相 同。图3为根据实施方式在图1示出的第一光学单元50的示意侧视图。参考图3，第一光学单元50的入射表面50a和出射表面50b的至少之一可以形成 为关于主扫描方向和次扫描方向具有不同折射能力(refraction power)的曲面。图4A为根据另一实施方式第一光学单元50’的示意侧视图。图4B为图4A中所 示的第一光学单元50’的衍射表面的示意图。参考图4A和图4B，衍射图案51形成在第一光学单元50’的入射表面50a’上。衍 射图案51可以形成为锯齿形或阶梯形。衍射图案51可以由表达式1的相多项式表示。表达式1φ{τ) = ^-{ολτ2 +c2rA +C^r6 +C^ri)
mA，其中，φ表示在形成有衍射图案51的衍射区中衍射图案51的相(phase)，即，在距 离衍射表面的中心距离r的区域中衍射图案51的相，m表示衍射级(diffraction order), λ表示从图1中示出的光源20发射的光束L的波长，及ci、c2、C3和C4表示相多项式的系数。虽然衍射表面具有图4B中的圆形，但是衍射表面的形状不限于此。例如，衍射表 面可以具有椭圆形。同样，虽然在图4A和图4B中衍射图案51形成在第一光学单元50’的 入射表面50a’上，但是形成衍射图案51的表面不限于此，且衍射图案51可以形成在第一 光学单元50’的入射表面50a’和出射表面50b’的至少之一上。再参考图1和图2，光学偏转器60沿主扫描方向χ将光束L扫描到扫描目标表 面80上。例如，具有多个反射表面的旋转光学多面体可以用作光学偏转器60。从光源20 发射的光束L被偏转并在光学偏转器60的反射表面上朝向扫描目标表面80反射，并且随 着光学偏转器60旋转而沿主扫描方向X扫描。作为光学偏转器60的另一实例，镜扫描器 (mirror scanner)可以由微机电系统实现。第二光学单元70是使得被光学偏转器60扫描的光束L在扫描目标表面80上成 像的光学系统，并且设置在光学偏转器60与扫描目标表面80之间。第二光学单元70可以 由塑料形成。第二光学单元70可以具有非球面表面，该非球面表面以下面的方式改变被光 学偏转器60扫描的光束L，该光束L关于主扫描方向χ以恒定速度被扫描到扫描目标表面 80上。同样，第二光学单元70允许光束L关于次扫描方向y聚焦在光学偏转器60的反射 表面和扫描目标表面80上。同样地，第二光学单元70可以通过在光学偏转器60的反射表 面与扫描目标表面80之间建立共轭关系来弥补光学偏转器60的旋转轴的振动。虽然在图 1和图2中第二光学单元70包括单个透镜，但也可以包括两个或多个透镜。在第二光学单 元70与扫描目标表面80之间可以进一步包括用于适当改变光学路径的反射镜(未示出)。此时，根据当前实施方式的光扫描单元与包括单独的准直透镜和圆柱透镜的常规 光扫描单元的区别在于，第一光学单元50包括单个透镜。在常规光扫描单元中，通过分开调整准直透镜和圆柱透镜关于光轴的位置而独立调整在主扫描方向X上的成像位置和在 次扫描方向y上的成像位置。另一方面，在根据当前实施方式的光扫描单元中，第一光学单 元50通过利用单个透镜来执行准直透镜和圆柱透镜二者的功能，在主扫描方向χ上的成像 位置和在次扫描方向y上的成像位置不可以容易地独立调整。因此，在当前实施方式中，光 扫描单元的光学系统的放大率设计为符合表达式2。表达式2I β m I > I β s其中，β m表示在主扫描方向χ上光扫描单元的光学系统的放大率，i3s表示在次 扫描方向y上光扫描单元的光学系统的放大率。此外，第一光学单元50和第二光学单元70可以设计为使得光扫描单元的光学系 统的放大率满足表达式3。表达式30. 05 < (β s/βπι)2 < 0. 5如果光扫描单元的光学系统满足表达式2并进一步满足表达式3，则与常规光扫 描单元相比，在主扫描方向X上的放大率与在次扫描方向y上的放大率之间的放大比相对 小，由此可减小在次扫描方向y上的容差敏感度。这样，可以确保光扫描单元的光学和机械 特性。例如，即使当第一光学单元50仅参考光束L在主扫描方向χ上的光斑来定位时，第 一光学单元50也可以设置在光扫描单元的容差范围内。同样，当第一光学单元50参考光 束L在主扫描方向χ上的光斑来定位时，第一光学单元50可以通过利用例如接合剂充分固 定在光扫描单元的框架(未示出)上，因此附加调整元件不是必须的。在此情况下，可以通 过在竖直方向、水平方向或光束行进方向上移动第一光学单元50以及额外地沿着光束行 进方向围绕轴旋转来定位第一光学元件50。此外，可以通过在竖直方向、水平方向或光束行 进方向上移动光源20来更精确地调整光束L的光斑。光源20还可以参考光束L在主扫描 方向χ上的光斑来定位而不需要额外的调节元件，于是通过利用例如接合剂可以固定到光 扫描单元的框架上。现将描述对于光扫描单元的光学系统的设计条件的实例。< 实例 1>表1示出图1和图2所示的光扫描单元的光学系统的光学构造的设计条件。表1
权利要求
1.一种光扫描单元，包括 光源，用于发射光束；光学偏转器，用于在主扫描方向上偏转并扫描从所述光源发射的所述光束； 第一光学单元，包括单个透镜，设置在所述光源与所述光学偏转器之间，并用于在所述 主扫描方向上准直从所述光源发射的所述光束并在次扫描方向上将所述光束聚焦到所述 光学偏转器的反射表面上；以及第二光学单元，包括至少一个透镜并使得被所述光学偏转器偏转并扫描的光束成像在 扫描目标表面上，其中，满足下面的表达式 M >其中，β m表示在所述主扫描方向上所述光扫描单元的光学系统的放大率，i3s表示在 所述次扫描方向上所述光扫描单元的所述光学系统的放大率。
2.根据权利要求1所述的光扫描单元，其中满足下面的表达式 0. 05 < (β s/βπι)2 < 0. 5
3.根据权利要求1所述的光扫描单元，其中所述第一光学单元包括变形透镜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光扫描单元，其中所述第一光学单元由塑料形成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光扫描单元，其中衍射图案形成在所述第一光 学单元的至少一个表面上。
6.根据权利要求5所述的光扫描单元，其中所述第一光学单元的所述衍射图案形成为 锯齿形或阶梯形。
7.根据权利要求5所述的光扫描单元，其中所述第一光学单元的其上形成有所述衍射 图案的衍射表面具有圆形或椭圆形。
8.根据权利要求5所述的光扫描单元，其中所述第一光学单元的所述衍射图案采用下 面的相多项式表示“\ 2 TT . 2468、φ{ν) =-(C1 r +c2r +c, +c4r )mX其中，φ表示在距离所述衍射表面的中心距离r处的区域中所述衍射图案的相，m表示 衍射级，λ表示从所述光源发射的所述光束的波长，&Cl、C2、C3和C4表示所述相多项式的 系数。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的光扫描单元，还包括用于使所述光束成形的狭缝。
10.一种电子照相成像装置，包括 光感受器；权利要求1至权利要求9中任一项所述的光扫描单元，用于将光束扫描到所述光感受 器的扫描目标表面上，从而形成静电潜像；以及显影单元，将调色剂提供到由所述光感受器形成的所述静电潜像从而显影所述静电潜像。
全文摘要
本发明涉及光扫描单元和利用该光扫描单元的电子照相成像装置。光扫描单元通过形成设置在光源和光学偏转器之间的光学单元而采用减小数量的光学部件，该光学单元仅采用单个透镜，并且通过提供适当的主/次扫描放大比来确保光学和机械性能。
文档编号G03G15/00GK102033313SQ20101050160
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年10月7日
发明者具钟旭 申请人:三星电子株式会社