专利名称：制造成像光学元件的方法和光扫描设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造成像光学元件的方法和使用由该制造成像光学元件的方法制造的成像光学元件的光扫描装置，并且适合于彩色图像形成设备，特别是激光束打印机、数字复印机或多功能打印机。
背景技术：
迄今，在诸如激光束打印机(LBP)之类的图像形成设备中使用的光扫描装置中， 利用包括旋转多面镜(多面镜)的光偏转器使根据图像信号从光源单元光学地调制并且发射的光束周期性地偏转。然后，偏转的光束被具有fθ特性的成像光学系统在感光性记录介质(感光鼓)的表面上会聚成斑点(spot)状形状，并且其表面已经被光学地扫描，由此实现图像记录。在很多情况下，使用容易制造的塑料透镜来作为构成在此类型的光扫描装置中使用的成像光学系统的成像光学元件。塑料透镜具有容易通过注射成型(injection molding)来制造的特征。为了实现聚光到感光鼓的表面上的光束的更好的像场弯曲，为了减少感光鼓的表面上的扫描线弯曲，并且为了实现光扫描装置中的更好的f θ特性，塑料透镜的光学功能表面的形状通常被设计成具有非球面的形状。在这种情况下，通过使用注射成型，与使用光学玻璃的情况相比可以更容易地制造期望的非球面形状。在通过注射成型来使塑料透镜成型时，公知的事实是，所产生的透镜的表面形状由于塑料的成型收缩而改变。例如，在通过使用塑料作为材料来使透镜成型的情况下，所产生的透镜变得比由模子(mold)的镜面加工镶嵌件(mirror-finish insert)形成的空腔的尺寸小。另外，光学功能表面的形状也相对于镜面加工镶嵌件的表面形状由于成型收缩而变形。在这种误差没有落入设计容许范围内时，这种透镜的使用导致光学性能的降低。由于成型收缩而发生的光学性能变化的示例包括主扫描方向和副扫描方向上的焦点偏差以及成像位置偏差(照射位置偏差)。特别地，要布置在待扫描表面一侧的成像光学元件一般较薄并且在主扫描方向上较长，并且因此易受模子内的温度分布的不均勻性的影响。结果， 在成像光学元件中发生翘曲。关于成像光学元件的翘曲，通过采取如实现模子内的均勻的温度分布这样的措施可以预期一定程度上的改善。然而，由于模子的构造而难以完全消除透镜的翘曲。然而，如果在成型时发生的与模子的偏差量是稳定的并且没有根据成型的日期和时间以及环境而显著地波动，则可以通过利用模子形状预先校正误差来使成型的产品的形状在设计容许范围内。传统地，存在已知的方法，在所述方法中通过考虑在成型时的收缩、变形的量等来制作镜面加工镶嵌件(日本专利申请公开NO.H07-060857和日本专利申请公开 No. 2002-248666)。日本专利申请公开No. H07-060857的光学元件成型方法公开了一种方法，在该方法中，使透镜一次成型以便测量其光学功能表面的形状误差，并且然后校正模子的镜面加工镶嵌件以使得抵消由树脂的不均勻收缩的影响所引起的形状误差。此外，日本专利申请公开No. 2002-248666的光学元件制造方法公开了一种方法，在该方法中校正光学功能表面的形状的一部分以使得抵消基于测量光学特性的结果的像场弯曲。在作为图像形成设备的彩色图像形成设备中，使用了光扫描装置，在该光扫描装置中，为了使整个设备紧凑起见，由多个光束共用旋转多面镜(偏转单元)。在这种光扫描装置中，扫描光学系统被布置在偏转单元两侧。此外，在扫描光学系统之一中，使两个光束以相对于副扫描方向的上方和下方倾斜的方向进入偏转单元的一个偏转表面。因此，在偏转单元的一侧的扫描光学系统中，扫描两个待扫描表面，并且同样在另一侧的扫描光学系统中，也扫描两个待扫描表面。在这种光扫描装置中使用的扫描光学系统被设置有对于每个待扫描表面具有f θ 特性的成像光学系统。通常，成像光学系统由多个成像光学元件构成。在构成成像光学系统的多个成像光学元件中，布置在偏转单元一侧的成像光学元件由两个成像光学系统共有， 并且布置在待扫描表面一侧的成像光学元件由各个成像光学系统使用。在两个成像光学系统中，使光束以相对于副扫描方向倾斜的方式进入成像光学元件，并且因此在成像光学元件中使用的位置(光束进入的位置)(光束通过状态)在副扫描方向上在各个成像光学系统之间变化。在日本专利申请公开No. Η07-060857和日本专利申请公开No. 2002-248666中公开的光学元件制造方法中，在通过使用模子制造光学元件时，没有考虑如下的事实，即，即使光学元件被光学地布置在相同的位置处，进入光学元件的光束的入射位置也是不同的。 换句话说，没有考虑由树脂的收缩的影响所引起的形状误差，其根据进入光学元件的光束的入射位置而不同。因此，难以获得抵消要在扫描光学系统中使用的成像光学元件的光学功能表面的形状误差的模子，其中在该扫描光学系统中使多个光束在副扫描截面中倾斜地进入光学元件以使得同时扫描多个待扫描表面。
发明内容
本发明具有提供如下的制造成像光学元件的方法的目的，该方法能够使用模子通过注射成型来以高精度制造成像光学元件，该成像光学元件被用在扫描光学系统中，在该扫描光学系统中，在副扫描截面中使多个光束从倾斜的方向进入偏转表面，以使得扫描多个待扫描表面。另外，本发明具有提供使用由上述制造方法制造的成像光学元件的光扫描设备的另一目的。为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种制造成像光学元件的方法，所述成像光学元件具有相同的光学性能并且要被用于光扫描设备中，所述光扫描设备包括多个光源单元；入射光学系统，用于使从多个光源单元发射的多个光束从相对于副扫描方向倾斜的方向进入偏转单元的相同的偏转表面；以及多个成像光学系统，用于将由所述偏转单元的相同的偏转表面偏转的多个光束引导到与所述多个光束对应的各个待扫描表面，在多个成像光学系统中，被光学地布置在相同的位置处并且具有相同的光学性能的成像光学元件根据与各个待扫描表面对应的多个光束而被配置为在副扫描方向上具有不同的光束通过状态，所述制造成像光学元件的方法包括对于具有相同光学性能的成像光学元件，在不同的光束通过状态的多个位置中的每一个位置处测量光学性能；基于与成像光学元件的光学功能表面的设计值的偏差量来计算成像光学元件的光学功能表面的校正形状，基于在光学性能的测量中获得的多条测量数据来确定所述偏差量；基于在校正形状的计算中获得的光学功能表面的校正形状来对与成像光学元件的光学功能表面对应的用于成型的模子的镜面加工镶嵌件的形状执行校正加工；以及通过使用经受校正加工的镜面加工镶嵌件来执行成型。注意，在本发明的上述方法中，多个成像光学系统中的每一个成像光学系统可以包括多个成像光学元件，并且所述光学性能的测量可以包括在所有光束通过状态中测量在多个成像光学元件之中在主扫描方向上最长的成像光学元件的光学性能。此外，所述光学性能的测量可以包括，在成像光学元件的所有组合中评价光学性能，其中光束通过状态根据沿其布置成像光学元件的光路上的位置而不同。可替代地，所述扫描光学系统的多个成像光学系统之一可以在多个成像光学元件之间不布置反射镜或者在多个成像光学元件之间布置有偶数个反射镜，并且所述扫描光学系统的多个成像光学系统中的另一个成像光学系统可以在多个成像光学元件之间布置有奇数个反射镜。此外，所述光学性能的测量可以包括，在与待扫描表面对应的位置处的多个图像高度处测量成像光学元件的光学性能，并且所述校正形状的计算可以包括，基于在多个图像高度中的每一个处的多条测量数据的中心值和平均值之一来计算模子的镜面加工镶嵌件的校正形状。此外，所述光学性能的测量可以包括，在与待扫描表面对应的位置处的多个图像高度处测量成像光学元件的光学性能，并且所述校正形状的计算可以包括，基于在多个图像高度处获得的多条测量数据，对于与各个光束通过的成像光学元件的位置对应的模子的镜面加工镶嵌件的位置来计算不同的校正形状。此外，在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据可以包括待扫描表面上的主扫描方向上的焦点偏差量和副扫描方向上的焦点偏差量中的至少一个。此外，在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据可以包括待扫描表面上的主扫描方向上的照射位置偏差量。此外，所述校正形状的计算可以包括，基于在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件测量的多条测量数据，分析分别与每个成像光学元件的光学性能对应的要素，并且对于每个要素来计算每个成像光学元件的校正形状。此外，在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据可以包括副扫描方向上的照射位置偏差量。此外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于具有相同的光学性能并且要被用于光扫描设备中的成像光学元件的光学性能评价方法，所述光扫描设备包括多个光源单元；入射光学系统，用于使从多个光源单元发射的多个光束从相对于副扫描方向倾斜的方向进入偏转单元的相同的偏转表面；以及多个成像光学系统，用于将由所述偏转单元的相同的偏转表面偏转的多个光束引导到与所述多个光束对应的各个待扫描表面，所述成像光学系统构成扫描光学系统，在多个成像光学系统中，被光学地布置在相同的位置处并且具有相同的光学性能的成像光学元件根据与各个待扫描表面对应的多个光束被配置为在副扫描方向上具有不同的光束通过状态，所述光学性能评价方法包括在多个光束通过状态中测量和评价所述成像光学元件的光学性能。
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注意，在本发明的光学性能评价方法中，可以通过使用与安装到光扫描设备的部分相同的部分来将成像光学元件安装到光学性能评价装置。此外，作为本发明的又一方面，本发明中还包括一种扫描光学系统，其包括通过上述的制造成像光学元件的方法制造的成像光学元件。此外本发明还包括一种包括上述扫描光学系统的光扫描装置以及一种彩色图像形成设备，该彩色图像形成设备包括光扫描设备；以及打印机控制器，用于将从外部装置输入的颜色信号转换成关于不同颜色的多条图像数据，并且将多条图像数据输入到所述光扫描设备。根据本发明，能够使用模子通过注射成型来以高精度制造成像光学元件，所述成像光学元件被用在扫描光学系统中，在该扫描光学系统中，在副扫描截面中使多个光束从倾斜的方向进入偏转表面，以使得扫描多个待扫描表面。从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
图1是根据本发明的第一实施例的光扫描装置的副扫描截面图。图2是根据本发明的第一实施例的光扫描装置的主扫描截面图。图3是根据本发明的第一实施例的入射光学系统的副扫描截面图。图4是根据本发明第一实施例的制造成像光学元件的流程的说明图。图5A是示出成像光学元件的光学功能表面的主扫描方向上的形状误差的图。图5B示出主扫描方向上的牛顿环的数量的误差。图6是示出用于评价成像光学元件的光学性能的光学性能评价工具的概略的图。图7是示出待扫描表面上的光束的斑点直径的散焦特性的图。图8是将由光学性能评价工具评价的成像光学元件的深度中心位置与设计值进行比较的说明图。图9A示出光学性能评价工具的布局。图9B示出光学性能评价工具的布局。图9C示出光学性能评价工具的布局。图9D示出光学性能评价工具的布局。图IOA是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之前的像场弯曲的量的图。图IOB是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之前的像场弯曲的量的图。图11是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之前的f θ特性的图。图12是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之前的扫描线弯曲的图。图13Α是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之后(中心值) 的像场弯曲的量的图。图1 是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之后(中心值)的像场弯曲的量的图。图14A是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之后(平均值) 的像场弯曲的量的图。图14B是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之后(平均值) 的像场弯曲的量的图。图15A是示出根据本发明第一实施例的比较示例的成像光学元件在第二校正之后(图9A的布局)的像场弯曲的量的图。图15B是示出根据本发明第一实施例的比较示例的成像光学元件在第二校正之后(图9A的布局)的像场弯曲的量的图。图16是示出根据本发明第一实施例的成像光学元件在第二校正之后(中心值) 的 ·θ特性的图。图17是示出根据本发明第一实施例的通过分析要素进行的校正之后的扫描线弯曲的图。图18是示出根据本发明的比较示例的在没有分析要素的情况下校正之后的扫描线弯曲的图。图19是示出根据本发明第二实施例的在镜面加工镶嵌件的校正之前的扫描线弯曲的图。图20是示出根据本发明第二实施例的在通过分析除成像光学元件6Α以外的要素进行的校正之后的扫描线弯曲的图。图21是示出根据本发明第二实施例的比较示例的在通过分析所有要素进行的校正之后的扫描线弯曲的图。图22是示出根据本发明的彩色图像形成设备的图。
具体实施例方式在根据本发明的光扫描装置中，经由入射光学系统(包括准直器透镜2Α和2Β以及柱面透镜4Α和4Β)使从多个光源单元IA和IB发射的多个光束从相对于副扫描方向倾斜的方向进入偏转单元5的相同的偏转表面5a。经由多个成像光学系统(分别包括成像光学元件6A和7A以及成像光学元件6A和7B)将在偏转单元5的相同偏转表面fe上偏转的多个光束Ra和Rb引导到与各个光束对应的待扫描的表面8A和8B。在多个成像光学系统之间，光学地布置在相同位置处的成像光学元件7A和7B在副扫描方向上的光束通过状态方面是不同的。这里，多个成像光学系统构成扫描光学系统SR的一部分。然后，从光源单元获得的多个光束利用扫描光学系统SR来扫描待扫描的多个表面8A和8B。这里，在根据本发明的制造成像光学元件的方法中，在使用用于成型的模子通过注射成型制造要被用于上述光扫描装置的成像光学元件时利用以下步骤。在制造具有相同光学性能的成像光学元件的方法中，使用其中在不同光束通过状态的多个位置中的每一个处测量光学性能的光学性能测量步骤。此外，使用其中基于与成像光学元件的光学功能表面的设计值的偏差量来计算校正形状的校正形状计算步骤，基于在光学性能测量步骤的测量中获得的多条测量数据来确定该偏差量。此外，利用其中基于在校正形状计算步骤中获得的光学功能表面的校正形状来对与成像光学元件的光学功能表面对应的用于成型的模子的镜面加工镶嵌件的形状执行校正加工的校正加工步骤；以及其中通过使用经受校正加工步骤中的校正加工的镜面加工镶嵌件来执行成型的成型步骤。在根据本发明的光扫描装置中使用的扫描光学系统SR的成像光学系统之一中， 在多个成像光学元件6A和7A之间没有布置反射镜或布置偶数个反射镜。此外，在另一个成像光学系统中，在多个成像光学元件6A和7B之间布置奇数个反射镜Ml。在根据本发明的光扫描装置中，在偏转单元5的两侧布置两个扫描光学系统SL和SR。在光学性能测量步骤中，在所有光束通过状态中测量在多个成像光学元件之中在主扫描方向上最长的成像光学元件的光学性能。此外，在成像光学元件的所有组合中评价光学性能，其中光束通过状态根据沿其布置成像光学元件的光路上的位置而不同。然后，在光学性能测量步骤中，在与待扫描表面对应的位置处的多个图像高度处测量多个成像光学元件的光学性能。在校正形状计算步骤中，基于在每个图像高度处的多条测量数据的中心值或平均值来计算模子的镜面加工镶嵌件的校正形状。此外，在校正形状计算步骤中，基于在多个图像高度处获得的多条测量数据，对于与各个光束通过的成像光学元件的位置对应的模子的镜面加工镶嵌件的位置来计算不同的校正形状。在光学性能测量步骤中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据包括待扫描表面上的主扫描方向上的焦点偏差量和副扫描方向上的焦点偏差量中的至少一个。可替代地，多条测量数据包括待扫描表面上的主扫描方向上的照射位置偏差量或副扫描方向上的照射位置偏差量。在根据本发明的用于成像光学元件的光学性能评价方法中，在多个光束通过状态中测量和评价成像光学元件的光学性能。在这场合，通过使用与安装到光扫描装置的部分相同的部分来将成像光学元件安装到光学性能评价装置。[第一实施例]图1是包括由本发明的制造方法制造的成像光学元件(扫描成像光学元件)的光扫描装置的副扫描截面图。图2是图1的光扫描装置的以展开状态示出的主扫描截面图， 扫描光学系统SL和SR的光路布置在偏转单元5的两侧的左手部位(station)和右手部位处。图3是用于图1的光扫描装置的入射光学系统(包括准直器透镜2和柱面透镜4)的副扫描截面图。这里，主扫描方向(Y方向)是与偏转单元5的旋转轴以及扫描光学系统SR 和SL的光轴(X方向)垂直的方向(由偏转单元偏转光束(用于扫描的偏转)的方向)。 副扫描方向(Z方向)是与偏转单元5的旋转轴平行的方向。此外，主扫描截面是包括扫描光学系统SR和SL的光轴以及主扫描方向的面。副扫描截面是包括扫描光学系统SR和SL 的光轴并且与主扫描截面垂直的截面。根据本实施例的光扫描装置包括如图1中所示出的在左手侧和右手侧的两个部位。两个部位相对于光偏转器(偏转单元)5对称地布置，并且因此，在本实施例中，主要描述一个部位。通过用“‘”标记相同的附图标记来在左手侧和右手侧的相应的部位的相同组件之间进行区分。参考图2和图3，光源单元IA和IB (I' A和1' B)(例如，半导体激光器1)发射发散光束。由准直器透镜2A和2BQ' A和2' B)(在下文中，被称为“准直器透镜2”)分别将从半导体激光器1的发光部分发射的发散光束准直成基本平行的光束。由仅在副扫描方向上具有焦度(power)的柱面透镜4A和4BG' A和4' B)(在下文中，被称为“柱面透镜4”)将准直后的基本平行的光束成像作为在多面镜(偏转单元)5的偏转表面fe附近的主扫描方向上的纵向的线图像。此外，孔径光阑3A和;3B(3' A和3' B)分别控制光束宽度，使得在待扫描的表面8(8A、8B、8C和8D)上获得期望的斑点直径。注意，准直器透镜 2和柱面透镜4构成入射光学系统的一部分。作为偏转单元5的光偏转器由例如旋转多面镜(多面镜)形成，并且由诸如马达之类的驱动单元(未示出)在由图2的箭头A指出的方向上以恒定速度旋转。成像光学元件(扫描成像光学元件)6A、7A和7B(6' A、7' A和7' B)具有f θ特性，并且使由光偏转器(偏转单元)5偏转的多个光束以斑点状形状被成像在与各个光束对应的感光鼓的表面 8(8六、88、8(和80)(待扫描表面)上。成像光学元件6Α和7Α构成一个成像光学系统。类似地，成像光学元件6Α和7Β构成一个成像光学系统。两个成像光学系统构成一个扫描光学系统SR。光偏转器(偏转单元)5沿箭头A的方向旋转，以便沿箭头B的方向光学地扫瞄感光鼓的表面8A、8B、8C和8D，由此形成扫描线并且因此实现图像记录。在扫描光学系统SR 和SL中，通过在副扫描截面中实现在光偏转器(偏转单元)5的偏转表面fe或其附近与感光鼓的表面8A到8D或它们的附近之间的共轭关系来校正偏转表面fe的光学面歪斜。成像光学元件6A和6' A是相同的透镜，但是被布置在光扫描装置中的不同的位置处。因此， 成像光学元件6A和6' A由不同的附图标记表示。成像光学元件6A (6 ‘ A)由朝着两个待扫描的表面8A和8B (8C和8D)行进的光束共用。此外，成像光学元件7A、7B、7' A和7' B是相同的透镜，但是被布置在光扫描装置中的不同的位置处。因此，通过使用不同的附图标记来将成像光学元件7A、7B、7' A和7' B 彼此区分。成像光学元件7A和7B(7' A和7' B)被光学地布置在相同的位置处。此外，在成像光学元件7A和7B(7' A和7' B)的各个布置位置处，光束通过副扫描方向上的不同的位置，并且成像光学元件7A和7B(7' A和7' B)具有不同的稍后描述的座面。此外，光束Ra被从光源(光源单元)IA发射，并且以相对于与光偏转器(偏转单元)5的旋转轴垂直的面PO倾斜的入射角Ya进入偏转表面fe。类似地，光束Rb被从光源(光源单元)IB 发射，并且以相对于面PO倾斜的入射角Yb(| = I Yb|)进入偏转表面fe。各个组件被配置为使得使光束Ra和Rb在偏转表面fe的附近CO在副扫描方向上彼此交叉。同样也适用于从光源(光源单元)1' A和1' B发射的光束。在图1的各个成像光学元件旁边示出的阴影区中的每一个都表示机箱(cabinet) 的一部分。在用于安装成像光学元件的基准座面之间，在阴影区一侧的座面紧靠机箱。在本实施例中，成像光学元件6A、7A和7B(6' A、7' A和7' B)(在下文中，被简单称为“成像光学元件6和7”)是通过注射成型而制造的塑料透镜。如图9A到9D中所示出的，在与成像光学元件6和7被布置在光扫描装置中时获得的光束通过状态相同的光束通过状态下，在多个光束通过位置处针对光学性能来评价此实施例的成像光学元件6和7。然后，基于该评价，通过使用图4中示出的步骤(流程)来制造成像光学元件6和7。下面简要地描述各个制造步骤。基于通过使用光学设计软件等获得的设计值，首先确定镜面加工镶嵌件的形状， 作为用于制作成像光学元件(透镜)的光学功能表面的形状的模子。镜面加工镶嵌件的大概的形状由不锈的工具钢形成，并且随后，用具有良好的机加工特性的金属(诸如Ni)来镀敷与透镜的光学功能表面对应的镜面加工镶嵌件的表面，以用于使下述的校正加工更容
易ο由此制作的镀敷的部分被切成任意形状，由此完成用于初始成型的镜面加工镶嵌件。关于该任意形状，在已知设计值的形状以及要使用的玻璃材料的成型之后的收缩比的情况下，可以通过将设计值乘以收缩比来减少由于成型收缩而发生的与设计值的误差。这提供了减少为了调整镜面加工镶嵌件而要切割的镀层的量的更好的效果。随后，通过使用制造的镜面加工镶嵌件来执行成型(初始成型步骤)。模子的构造根据例如成型机的加压容量、透镜的尺寸以及一个成型周期中获得的透镜的数量(空腔的数量)而变化。由此，并不总是在相同的成型条件下对于所有透镜实现“稳定的成型”。在此使用的术语“稳定的成型”意指(i)在光学功能表面上没有发生局部变形(缩痕(sink mark)) ； (ii)没有发生由于材料的双折射而引起的斑点扩大；(iii)所有空腔的光学功能表面的形状基本上相同；以及(iv)无论成型的日期和时间如何，光学功能表面的形状都基本上是不变的。为了实现上述“稳定的成型”，针对每一个透镜来调整成型条件，诸如在成型时施加到透镜的压力(保持压力)、成型的一个周期的时间段(成型产距时间(takt time))以及模子的内部温度(模子温度)。通过调整上述成型条件，获得第一次成型的产品(初始成型的产品)。对于初始成型的产品，测量例如透镜的中心部分的厚度、从基准面到光学功能表面的表面顶点的距离以及光学功能表面的形状，并且由此评价透镜的形状(形状测量步骤)。在光学功能表面的测量中，使用诸如i^orrn Talysurf(由Taylor Hobson Ltd.制造)这样的测量仪器来以细的间距评价形状。图5A和图5B示出评价结果的示例。图5A示出实际获得的光学功能表面相对于设计形状的主扫描方向上的形状误差，并且示出随着与O的距离增大，形状误差增大(主扫描形状误差)。此外，图5B示出主扫描方向上的牛顿环的数量的误差(主扫描牛顿误差)。如下计算该误差主扫描方向上的光学功能表面的测量的形状经受特定范围 (例如，IOmm的宽度)中的二次函数拟合；从由此获得的函数的二阶导数获得部分曲率；以及计算相对于设计值的部分曲率的牛顿环的数量的误差。此外，如下确定副扫描方向上牛顿环数量与设计值的误差(副扫描牛顿误差)光学功能表面相对于主扫描方向被分成预定数量的部分(未示出)；以及在每个部分中，测量与光学功能表面的子午线(通过光学功能表面的顶点的线)垂直的方向上的副扫描截面的形状。为了计算使得校正上述主扫描形状误差、主扫描牛顿误差和副扫描牛顿误差的镜面加工镶嵌件的形状，需要将误差值拟合成函数。在本实施例中，由下面给出的公式来表示透镜的光学功能表面的形状。每个透镜表面和光轴之间的交点作为原点，光轴方向作为χ轴， 在主扫描截面中与光轴正交的轴作为y轴，并且在副扫描截面中与光轴正交的轴作为ζ轴。 在该情况下，如下表示与主扫描方向对应的子午线方向[数学式1]
权利要求
1.一种制造成像光学元件的方法，所述成像光学元件具有相同的光学性能并且要被用于光扫描设备中，所述光扫描设备包括 多个光源单元；入射光学系统，用于使从所述多个光源单元发射的多个光束从相对于副扫描方向倾斜的方向进入偏转单元的相同的偏转表面；以及多个成像光学系统，用于将由所述偏转单元的相同的偏转表面偏转的多个光束引导到与所述多个光束对应的各个待扫描表面，在多个成像光学系统中，被光学地布置在相同的位置处并且具有相同的光学性能的成像光学元件被配置为根据与各个待扫描表面对应的多个光束而在副扫描方向上具有不同的光束通过状态，所述制造成像光学元件的方法包括对于具有相同光学性能的成像光学元件，在不同的光束通过状态的多个位置中的每一个位置处测量光学性能；基于与成像光学元件的光学功能表面的设计值的偏差量来计算成像光学元件的光学功能表面的校正形状，基于在光学性能的测量中获得的多条测量数据来确定所述偏差量；基于在校正形状的计算中获得的光学功能表面的校正形状来对与成像光学元件的光学功能表面对应的用于成型的模子的镜面加工镶嵌件的形状执行校正加工；以及通过使用经受校正加工的镜面加工镶嵌件来执行成型。
2.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中多个成像光学系统中的每一个成像光学系统包括多个成像光学元件，并且其中所述光学性能的测量包括在所有光束通过状态中测量在多个成像光学元件之中在主扫描方向上最长的成像光学元件的光学性能。
3.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中所述光学性能的测量包括 在其中光束通过状态根据沿其布置成像光学元件的光路上的位置而不同的成像光学元件的所有组合中评价光学性能。
4.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中扫描光学系统的多个成像光学系统之一在多个成像光学元件之间不布置反射镜或者在多个成像光学元件之间布置有偶数个反射镜，并且其中扫描光学系统的多个成像光学系统中的另一个成像光学系统在多个成像光学元件之间布置有奇数个反射镜。
5.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中所述光学性能的测量包括在与待扫描表面对应的位置处的多个图像高度处测量成像光学元件的光学性能，并且其中所述校正形状的计算包括基于在多个图像高度中的每一个处的多条测量数据的中心值和平均值之一来计算模子的镜面加工镶嵌件的校正形状。
6.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中所述光学性能的测量包括在与待扫描表面对应的位置处的多个图像高度处测量成像光学元件的光学性能，并且其中所述校正形状的计算包括基于在多个图像高度处获得的多条测量数据，对于与各个光束通过的成像光学元件的位置对应的模子的镜面加工镶嵌件的位置来计算不同的校正形状。
7.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据包括待扫描表面上的主扫描方向上的焦点偏差量和副扫描方向上的焦点偏差量中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据包括待扫描表面上的主扫描方向上的照射位置偏差量。
9.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中所述校正形状的计算包括 基于在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件测量的多条测量数据，分析分别与每个成像光学元件的光学性能对应的要素，并且对于每个要素来计算每个成像光学元件的校正形状。
10.根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法，其中在所述光学性能的测量中在多个光束通过状态中对于成像光学元件获得的多条测量数据包括副扫描方向上的照射位置偏差量。
11.一种用于具有相同的光学性能并且要被用于光扫描设备中的成像光学元件的光学性能评价方法，所述光扫描设备包括多个光源单元；入射光学系统，用于使从多个光源单元发射的多个光束从相对于副扫描方向倾斜的方向进入偏转单元的相同的偏转表面；以及多个成像光学系统，用于将由所述偏转单元的相同的偏转表面偏转的多个光束引导到与所述多个光束对应的各个待扫描表面，在多个成像光学系统中，被光学地布置在相同的位置处并且具有相同的光学性能的成像光学元件被配置为根据与各个待扫描表面对应的多个光束而在副扫描方向上具有不同的光束通过状态，所述光学性能评价方法包括在多个光束通过状态中测量和评价所述成像光学元件的光学性能。
12.根据权利要求11所述的光学性能评价方法，其中通过使用与要安装到光扫描设备的部分相同的部分来将成像光学元件安装到光学性能评价装置。
13.一种扫描光学系统，包括通过根据权利要求1所述的制造成像光学元件的方法制造的成像光学元件。
14.一种光扫描设备，包括根据权利要求13所述的扫描光学系统。
15.一种彩色图像形成设备，包括根据权利要求14所述的光扫描设备；以及打印机控制器，用于将从外部装置输入的颜色信号转换成关于不同颜色的多条图像数据，并且将多条图像数据输入到所述光扫描设备。
全文摘要
本发明涉及制造成像光学元件的方法和光扫描设备。在该方法中，该成像光学元件使多个光束进入偏转单元并且将那些光束引导到对应的待扫描表面，所述成像光学元件被光学地布置在相同的位置处并且具有相同的光学性能，该方法包括对于具有相同光学性能的成像光学元件，在不同的光束通过状态的多个位置中的每一个位置处测量光学性能；基于与成像光学元件的光学功能表面的设计值的偏差量来计算成像光学元件的光学功能表面的校正形状；基于光学功能表面的校正形状来对与成像光学元件的光学功能表面对应的用于成型的模子的镜面加工镶嵌件的形状执行校正加工；以及通过使用经受校正加工的镜面加工镶嵌件来执行成型。
文档编号G02B3/00GK102289070SQ20111015827
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月17日
发明者下村秀和 申请人:佳能株式会社