光扫描设备及使用该光扫描设备的图像形成设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种光扫描设备及使用该光扫描设备的图像形成设备。光扫描设备包括：光源；偏转器，用于偏转来自所述光源的光束；以及成像光学系统，用于将在所述偏转器处偏转的光束引导至扫描面。由单个成像光学元件构成所述成像光学系统，其中，在所述成像光学系统的光轴上，满足条件0.15≤T2/Sk≤0.3和0.03≤d/K≤0.08。当通过Y＝(K/B)×tan(B×θ)表示由所述偏转器在扫描角度θ处偏转的光束在所述扫描面上的主扫描方向上的会聚位置Y时，在扫描角度θ最大的会聚位置Y处，满足条件0.3≤B≤0.6。
【专利说明】光扫描设备及使用该光扫描设备的图像形成设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适用于诸如激光束打印机（LBP)、数字复印机和多功能打印机等 的图像形成设备的光扫描设备。
【背景技术】
[0002] 存在减小光扫描装置及使用该光扫描装置的图像形成装置的尺寸和成本的需求。 US2011/0080624提出了为了降低光扫描设备中所包括的成像光学系统的成本而仅使用一 个成像透镜（成像光学元件）来构成成像光学系统。US2007/0127105公开了在仅具有一个 成像透镜的光扫描设备中，将扫描面上的扫描速度配置成非匀速，从而能够在通过校正像 场弯曲（像面弯曲）实现良好成像性能的同时，减小成像透镜的厚度。
[0003] 然而，US2011/0080624和US2007/0127105中的光扫描设备要求成像透镜距离偏 转器足够远，以实现良好的成像性能，所以成像透镜的宽度大。因此，不能明显降低光扫描 设备的尺寸，并且每一成像透镜的制造成本也高。
【发明内容】
[0004] 发现期望提供一种具有成像光学系统的光扫描设备，该成像光学系统被配置成仅 包括一个成像光学元件，在从该成像光学元件实现良好的成像性能的同时，能够降低尺寸 和成本。
[0005] 根据本发明的一个方面，一种光扫描设备，其包括：光源；偏转器，用于偏转来自 所述光源的光束；以及成像光学系统，用于将在所述偏转器处偏转的光束引导至扫描面，其 特征在于，所述成像光学系统由单个成像光学元件构成，当在所述成像光学系统的光轴上， 从所述偏转器的偏转面到所述成像光学元件的出射面的距离为T2,从所述成像光学元件的 出射面到所述扫描面的距离为Sk，所述成像光学元件的厚度为d，且所述成像光学元件的 成像系数为K时，满足以下条件：
[0006] 0? 15 彡T2/Sk彡 0? 3，
[0007] 0? 03 彡d/K彡 0? 08，
[0008] 其中，在由
[0009] Y= (K/B)Xtan(BX0 )
[0010] 表不由所述偏转器在扫描角度0处所偏转的光束在所述扫描面上的主扫描方向 上的会聚位置Y的情况下，在所述扫描角度0最大的会聚位置Y处，满足以下条件：
[0011] 0.3 彡B彡 0.6，
[0012] 其中，B是扫描特性系数。
[0013] 根据本发明的另一方面，一种图像形成设备，其包括：根据上述的光扫描设备；感 光构件，其设置在所述扫描面上；显影器，用于将所述光扫描设备在所述感光构件的感光面 上所形成的静电潜像，显影为调色剂图像；转印单元，用于将所显影的调色剂图像转印至转 印材料上；以及定影装置，用于将所转印的调色剂图像定影至所述转印材料上。
[0014] 通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其他特征将显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图IA和IB是根据第一实施例的光扫描设备的主要部分的断面图。
[0016] 图2是不出第一实施例中对于Y=K0的局部倍率偏移的图。
[0017] 图3是不出第一实施例中电校正之后的局部倍率偏移的图。
[0018] 图4是示出第一实施例中各图像高度处的点剖面的图。
[0019] 图5是示出第一实施例中在各图像高度处在主扫描方向上的线扩展函数（LSF)直 径的图。
[0020] 图6A和6B是示出第一实施例中扫描面上的像面弯曲的图。
[0021] 图7是用于说明第一实施例中会聚值和成像性能之间的关系的图。
[0022] 图8是示出第二实施例中对于Y=K0的局部倍率偏移的图。
[0023] 图9是示出第二实施例中电校正之后的局部倍率偏移的图。
[0024] 图10是示出第二实施例中在各图像高度处在主扫描方向上的LSF直径的图。
[0025] 图IlA和IlB是示出第二实施例中扫描面上的像面弯曲的图。
[0026] 图12A和12B是根据第三实施例的光扫描设备的主要部分的断面图。
[0027] 图13是示出第三实施例中对于Y=K0的局部倍率偏移的图。
[0028] 图14是示出第三实施例中电校正之后的局部倍率偏移的图。
[0029] 图15是示出第三实施例中在各图像高度处在主扫描方向上的LSF直径的图。
[0030] 图16A和16B是示出第三实施例中扫描面上的像面弯曲的图。
[0031] 图17是示出第四实施例中对于Y=K0的局部倍率偏移的图。
[0032] 图18是示出第四实施例中电校正之后的局部倍率偏移的图。
[0033] 图19是示出第四实施例中在各图像高度处在主扫描方向上的LSF直径的图。
[0034] 图20A和20B是示出第四实施例中扫描面上的像面弯曲的图。
[0035] 图21是示出第五实施例中对于Y=K0的局部倍率偏移的图。
[0036] 图22是不出第五实施例中电校正之后的局部倍率偏移的图。
[0037] 图23是示出第五实施例中在各图像高度处在主扫描方向上的LSF直径的图。
[0038] 图24A和24B是示出第五实施例中扫描面上的像面弯曲的图。
[0039] 图25A和25B是根据比较例的光扫描设备的主要部分的断面图。
[0040] 图26是示出根据本发明实施例的图像形成设备的主要部分的示意图。
【具体实施方式】
[0041] 参考附图，详细说明本发明的实施例。以相同附图标记表示附图中相同的构件，并 且省略重复说明。可以单独实现下述本发明的各实施例，或者在必要时、或在将各个实施例 的要素或特征组合在单个实施例中是有利的情况下，可以作为多个实施例或者及其特征的 组合来实现下述本发明的各实施例。
[0042] 注意，在下面的说明中，术语"主扫描方向"是指与偏转器的转动轴和成像光学系 统的光轴垂直的方向（通过偏转器偏转光束的方向），并且术语"副扫描方向"是指与偏转 器的转动轴平行的方向。另外，术语"主扫描断面"是指包括主扫描方向和成像光学系统的 光轴方向的断面（与副扫描方向垂直的断面），并且术语"副扫描断面"是指与主扫描方向 垂直的断面。
[0043]第一实施例
[0044] 详细说明根据本发明第一实施例的光扫描设备。图IA和IB是根据第一实施例的 光扫描设备的主要部分的断面图。图IB示出主扫描断面，并且图IA示出副扫描断面。
[0045] 在本实施例中，从光源1发射的光束在开口光圈2处形成椭圆形，并且入射至耦合 透镜3。穿过耦合透镜3的光束被大体变换成平行光，并且入射至变形透镜4。注意，大体 平行光包括弱会聚光和弱发散光。变形透镜4在主扫描截面上具有正折射率，并且在主扫 描截面处将入射光束变换成会聚光。变形透镜4的副扫描截面使光束在偏转器5的偏转面 5a附近会聚光束，从而在主扫描方向上形成长线图像。
[0046] 通过偏转器5的偏转面5a处的反射，使得穿过变形透镜4的光束偏转，并且入射 至用作为成像光学元件的成像透镜6。根据本实施例的成像光学系统被配置成包括单个成 像光学元件（成像透镜6)。将穿过成像透镜6的光束引导至扫描面（感光面）7。此时，成 像透镜6的主扫描截面和副扫描截面在扫描面7附近形成点状图像。根据本实施例的光扫 描设备运行，从而使得通过未示出的驱动单元，在箭头A的方向上以恒定速度转动偏转器 5,以沿主扫描方向在扫描面7上扫描光，从而在扫描面7上形成静电潜像。
[0047] 例如，可以使用半导体激光器作为光源1，并且半导体激光器可以具有一个或者多 个光发射器。尽管使用椭圆光圈作为根据本实施例的开口光圈2,但是这不是限制，并且可 以使用矩形光圈等。另外，尽管在本实施例中，分别提供用于构成入射光学系统的耦合透镜 3和变形透镜4,但是入射光学系统可以被配置成包括具有它们两者的光学功能的单个光 学元件。具有四个偏转面的旋转多棱镜用作根据本实施例的偏转器5,但是这不是限制，并 且面的数量可以是四个以上。
[0048] 成像透镜6具有入射面（第一面）6a和出射面（第二面）6b两个光学面（透镜 面），其被配置成根据特定期望的扫描特性，在主扫描截面处，通过利用偏转面5a偏转的光 束来扫描扫描面7。由于偏转面5a的附近和扫描面7的附近处于共轭关系，成像透镜6实 现光学面倾斜误差（opticalfacetangleerror,面倒补偿（在偏转面5a的面倾斜误 差的情况下减轻扫描面7上在副扫描方向上的扫描位置偏移）。
[0049] 根据本实施例的成像透镜6是通过注射成型所形成的塑料成型透镜，但是可以使 用玻璃成型透镜替代用作成像透镜6。容易形成具有非球面形状的成型透镜，并且这适于大 规模生产，因而可以通过将成型透镜用于成像透镜6来提高产量和光学性能。
[0050] 表1示出根据本实施例的光扫描设备的结构。
[0051] 表 1
[0052]
【权利要求】
1. 一种光扫描设备，其包括： 光源； 偏转器，用于偏转来自所述光源的光束；W及 成像光学系统，用于将在所述偏转器处偏转的光束引导至扫描面， 其特征在于，所述成像光学系统由单个成像光学元件构成， 当在所述成像光学系统的光轴上，从所述偏转器的偏转面到所述成像光学元件的出射 面的距离为T2,从所述成像光学元件的出射面到所述扫描面的距离为Sk，所述成像光学元 件的厚度为d，且所述成像光学元件的成像系数为K时，满足W下条件： 0. 15《T2/Sk《0. 3， 0. 03《d/K《0. 08， 其中，在由 Y =化/B) Xtan 炬 X 0 ) 表示由所述偏转器在扫描角度0处所偏转的光束在所述扫描面上的主扫描方向上的 会聚位置Y的情况下，在所述扫描角度0最大的会聚位置Y处，满足W下条件： 0. 3《B《0. 6， 其中，B是扫描特性系数。
2. 根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，满足W下条件： 0. 8《Sk/fm《1. 2， 其中，fm表示所述成像光学元件在所述主扫描方向上的焦距。
3. 根据权利要求2所述的光扫描设备，其中，满足W下条件： 0. 9《Sk/fm《1. 1。
4. 根据权利要求1所述的光扫描设备，其中， 在所述扫描角度0最大的情况下，满足W下条件： 0. 07《tan]炬 X 0 )《0. 5。
5. 根据权利要求1所述的光扫描设备，其中， 在所述扫描角度0最大的会聚位置Y处，满足W下条件： 0. 45《B《0. 6。
6. 根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，满足W下条件： 0. 15《T2/Sk《0. 27。
7. 根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，满足W下条件： 0. 04《d/K《0. 07。
8. 根据权利要求1所述的光扫描设备，还包括： 控制单元，用于根据由tan2炬X 0)表示的所述成像光学元件的局部倍率偏移，控制所 述光源的调制定时。
9. 一种图像形成设备，其包括： 根据权利要求1?8中任一项所述的光扫描设备； 感光构件，其设置在所述扫描面上； 显影器，用于将所述光扫描设备在所述感光构件的感光面上所形成的静电潜像，显影 为调色剂图像； 转印单元，用于将所显影的调色剂图像转印至转印材料上；w及 定影装置，用于将所转印的调色剂图像定影至所述转印材料上。
10.根据权利要求9所述的图像形成设备，还包括： 打印机控制器，用于将从外部装置所输入的代码数据转换成图像信号，并且将所述图 像信号输入至所述光扫描设备。
【文档编号】G02B26/12GK104345451SQ201410378211
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】石原和幸, 富冈雄一, 黑川周一 申请人:佳能株式会社