專利名稱：光學(xué)元件、具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)以及圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的光學(xué)元件、和具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)。另外，本發(fā)明更優(yōu)選地用于諸如激光束打印機(jī)、數(shù)字復(fù)印機(jī)和具有電子照相處理過程的多功能打印機(jī)的圖像形成設(shè)備，該圖像形成設(shè)備通過光偏轉(zhuǎn)器(偏轉(zhuǎn)裝置)偏轉(zhuǎn)從光源裝置發(fā)出的光束，并通過包括具有fθ特征和設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)元件的掃描光學(xué)裝置，對(duì)待掃描的表面進(jìn)行光學(xué)掃描，從而記錄圖像信息。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的諸如激光束打印機(jī)(LBP)的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，從光源裝置發(fā)出的根據(jù)圖像信號(hào)進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的光束被包括如多角鏡的光偏轉(zhuǎn)器周期性地偏轉(zhuǎn)，并且在感光記錄介質(zhì)的表面上被聚焦為圓點(diǎn)形狀，以便通過具有fθ特征的掃描光學(xué)單元對(duì)記錄介質(zhì)的表面進(jìn)行光學(xué)掃描，由此執(zhí)行圖像記錄。
圖11是傳統(tǒng)的掃描光學(xué)系統(tǒng)的主掃描方向上的主要部分?jǐn)嗝鎴D(主掃描斷面圖)。
在圖中，標(biāo)號(hào)91表示包括例如半導(dǎo)體激光器的光源單元。標(biāo)號(hào)92表示聚光透鏡，該聚光透鏡把從光源單元91發(fā)出的散射光束轉(zhuǎn)換為基本上平行的光束。標(biāo)號(hào)93表示孔徑光闌，該孔徑光闌把穿過的光束限制定形為其光束形狀。標(biāo)號(hào)94表示柱面透鏡，該柱面透鏡具有僅在次掃描方向的預(yù)定的放大率，并在次掃描部分中，把已穿過孔徑光闌93的光束在下面要討論的光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)95a上基本上聚焦為線性圖像。
標(biāo)號(hào)95表示作為偏轉(zhuǎn)單元的光偏轉(zhuǎn)器，該光偏轉(zhuǎn)器包括，例如有四邊結(jié)構(gòu)，并通過如電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元(未展示)沿圖中箭頭A的方向以恒速旋轉(zhuǎn)的多角鏡(旋轉(zhuǎn)多角鏡)。
標(biāo)號(hào)96表示用作具有聚光功能和fθ特征的掃描光學(xué)單元的掃描透鏡系統(tǒng)。該掃描透鏡系統(tǒng)96包括第一和第二掃描透鏡96a和96b這兩個(gè)掃描透鏡，在用作待掃描表面的感光鼓表面97上，通過光偏轉(zhuǎn)器95基于圖像信息的反射和偏轉(zhuǎn)聚焦光束，并在次掃描部分中建立在光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)表面95a和感光鼓表面97之間的變化關(guān)系，從而得到傾斜修正功能。
在圖中，由半導(dǎo)體激光器91發(fā)出的散射光束通過柱面透鏡92被轉(zhuǎn)換為基本上平行的光束，且穿過孔徑光闌93的光束被限定為由孔徑光闌93定形的光束形狀。然后，基本上平行的光束進(jìn)入柱面透鏡94。在主掃描部分上的基本上平行的光束，在進(jìn)入柱面透鏡94中和出來時(shí)一樣仍然是基本上平行的光束。另外，在次掃描部分上的基本上平行的光束會(huì)聚，并在光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)表面95a上被基本上聚焦為線性圖像(線性圖像在主掃描方向中是縱向的)。然后，在光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)表面95a上反射和偏轉(zhuǎn)的光束，通過第一和第二掃描透鏡96a和96b在感光鼓表面97上被聚焦為圓點(diǎn)形狀，并通過光偏轉(zhuǎn)器95沿箭頭A的方向旋轉(zhuǎn)而對(duì)感光鼓表面97沿箭頭B的方向以相同的速度進(jìn)行光學(xué)掃描。從而，在用作記錄介質(zhì)的感光鼓表面97上執(zhí)行圖像記錄。
然而，上述傳統(tǒng)掃描光學(xué)系統(tǒng)有下述問題。
近年來，用塑料制品制作掃描光學(xué)系統(tǒng)的掃描光學(xué)單元變得普遍起來，使用塑料制品容易形成和制作非球形表面形狀。然而，在塑料透鏡中，因?yàn)榧夹g(shù)原因和涉及到成本的原因，在這些透鏡的表面上施加抗反射涂層是困難的。因此，在每一個(gè)透鏡表面會(huì)出現(xiàn)菲涅耳(Fresnel)反射。
圖12是展示當(dāng)光束進(jìn)入如折射率為n＝1.524的樹脂光學(xué)單元時(shí)P-偏振光反射率和S-偏振光反射率與角度的關(guān)系的說明圖。如圖中所示，在每一個(gè)光學(xué)表面(透鏡表面)上的菲涅耳反射范圍，取決于入射角度，從百分之(％)幾到10％甚至更多。
因此，在沒有抗反射涂層的透鏡表面上產(chǎn)生的菲涅耳反射光在其它透鏡表面反射，最終到達(dá)待掃描表面而變成重影。
例如，作為第一種情形，對(duì)于軸向光束，菲涅耳反射光分別在第一和第二掃描透鏡96a和96b的入射表面和出射表面中的任意兩個(gè)表面之間多次反射，并到達(dá)待掃描表面97。
作為第二種情形，當(dāng)如圖11所示，第一和第二掃描透鏡96a和96b的、離光偏轉(zhuǎn)器95較近的透鏡表面96a1具有凹面形狀，且入射光束近乎垂直時(shí)，在該透鏡表面96a1上的菲涅耳反射光返回到光偏轉(zhuǎn)器95，并在光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)95a上被反射通過掃描光學(xué)單元96。隨后，菲涅耳反射光到達(dá)待掃描表面97而變成重影。取決于激光束打印機(jī)(LBP)的圖像形成系統(tǒng)，當(dāng)重影光數(shù)量超過正常光束的大約1％時(shí)，圖像的劣化就很明顯。
另外，作為第三種情形，在待掃描表面上的一個(gè)位置上設(shè)置的感光鼓(感光體)的表面97上反射的表面反射光，可以在第一和第二掃描透鏡96a和96b的入射表面和出射表面的任意一個(gè)上被反射，并再次返回到感光鼓而變成閃光。具有非常大影響的表面是靠近待掃描表面97的第二掃描透鏡96b的出射表面96b2。
直到現(xiàn)在，由于這些情形，為了減少重影光的影響，調(diào)整放大率的分布來設(shè)計(jì)掃描光學(xué)系統(tǒng)，以便在待掃描表面上不會(huì)聚集重影光。結(jié)果，就限制了設(shè)計(jì)的自由度。
作為另一種方法，在例如日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平No.2000-206445和2001-66531中提出了最優(yōu)化大量傳輸?shù)墓獾姆椒ā?br> 在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平No.2000-206445中，通過適當(dāng)設(shè)定在掃描光學(xué)單元中提供的衍射光柵表面的衍射效率來嘗試解決該問題。即，設(shè)定想要的放大率分布以便校正色差放大倍率或焦距來把光柵切割為想要的間距，并適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在衍射光柵表面上的光柵高度(深度)，由此，從軸上到軸外對(duì)所使用的衍射光(初始衍射光)的衍射效率進(jìn)行改變，這一改變抵消了在其它衍射表面上產(chǎn)生的透射率的改變。
然而，使用這種方法，當(dāng)減少所使用的衍射光的衍射效率時(shí)，另一順序(也指不必要的衍射光)的衍射光增加了。除非通過適當(dāng)?shù)靥峁┕馄帘螇Φ葥踝」?，否則增加的另一順序的衍射光到達(dá)待掃描表面變成閃光，成為圖像劣化的一個(gè)因素。
日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平No.2001-66531披露了通過設(shè)計(jì)出返回鏡的位置和到感光鼓的入射角度，不允許在待掃描表面上的一個(gè)位置設(shè)置的感光鼓的表面上反射的表面反射光返回到掃描透鏡的條件。然而，這也成為在設(shè)計(jì)期間對(duì)部件(光學(xué)元件)的設(shè)置的一個(gè)約束。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠減少會(huì)導(dǎo)致閃光和重影的透鏡表面上的菲涅耳(表面)反射的光學(xué)元件、和具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不用增加的額外的步驟如涂敷就能夠減少在透鏡表面的菲涅耳反射的光學(xué)元件、和具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件在至少一個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵，其特征在于微觀結(jié)構(gòu)光柵包含具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于微觀結(jié)構(gòu)光柵是第0順序的光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于光學(xué)表面是透鏡表面、偏轉(zhuǎn)表面或鏡面，且光學(xué)表面的形狀是平面或曲面。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于微觀結(jié)構(gòu)光柵是與形成光學(xué)表面的襯底一體形成的。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)基于微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)中至少一個(gè)的改變。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于微觀結(jié)構(gòu)的材料包括透明樹脂材料或玻璃材料。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于，把設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵上的光學(xué)表面的每一個(gè)入射角度中反射率的最大值設(shè)為Rmax時(shí)，滿足下列條件Rmax≤1(％)。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)第一方面的光學(xué)元件中，該光學(xué)元件特征在于微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距小于基于當(dāng)光束進(jìn)入到微觀結(jié)構(gòu)光柵中時(shí)的最大入射角度θmax而確定的光柵間距Pmax。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括根據(jù)第一方面的光學(xué)元件。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種掃描光學(xué)系統(tǒng)，包括用于偏轉(zhuǎn)由光源單元發(fā)出的光束的偏轉(zhuǎn)單元；和用于把由偏轉(zhuǎn)單元偏轉(zhuǎn)的光束引導(dǎo)到待掃描表面上的掃描光學(xué)單元，其中，該掃描光學(xué)單元具有在一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)元件，且該微觀結(jié)構(gòu)光柵包含具有與進(jìn)入該光學(xué)元件的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，掃描光學(xué)單元具有至少一個(gè)折射光學(xué)元件，和在折射光學(xué)元件的至少一個(gè)折射表面上設(shè)置有具有與在整個(gè)掃描區(qū)域上的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的微觀結(jié)構(gòu)光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，為了抑制在掃描光學(xué)單元中的兩個(gè)光學(xué)表面之間產(chǎn)生的多個(gè)表面反射束到達(dá)待掃描表面，在兩個(gè)光學(xué)表面中的任一個(gè)或兩個(gè)上設(shè)置微光結(jié)構(gòu)光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，在設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)表面上，掃描光學(xué)單元的光學(xué)表面上的入射角度變成最大。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，在掃描光學(xué)單元的光學(xué)表面中最靠近偏轉(zhuǎn)單元的表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，微觀結(jié)構(gòu)光柵的表面設(shè)置在掃描光學(xué)單元的光學(xué)表面中最靠近待掃描表面的表面上。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，把在其上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)表面的每一個(gè)視角中反射率的最大值設(shè)設(shè)為Rmax，滿足下列條件Rmax≤1(％)。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，與進(jìn)入到光學(xué)元件中的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用，基于根據(jù)光束穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵的表面到達(dá)預(yù)定的圖像高度的位置中的入射角度，光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)的至少一個(gè)的改變。
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，組成掃描光學(xué)單元的光學(xué)元件由透明樹脂材料構(gòu)成，且在該光學(xué)元件的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有具有抗反射作用的微觀結(jié)構(gòu)光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，在其上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)表面，是在掃描光學(xué)單元的光學(xué)元件的光學(xué)表面中，進(jìn)入光學(xué)元件的光束的入射角度中改變最大的表面。
根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，在掃描單元的所有光學(xué)表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，微觀結(jié)構(gòu)光柵是第0順序光柵。
根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，與進(jìn)入到光學(xué)元件中的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用，是由于根據(jù)在光束穿過上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的表面而到達(dá)預(yù)定的圖像高度的位置中的入射角度，微觀結(jié)構(gòu)光柵的掃描中心和掃描外圍的光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)的任一個(gè)或多個(gè)的不同。
根據(jù)本發(fā)明的第二十三方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距小于基于當(dāng)光束進(jìn)入到微觀結(jié)構(gòu)光柵中時(shí)的最大入射角度θmax而確定的光柵間距Pmax。
根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，微觀結(jié)構(gòu)光柵在球形表面、非球形表面、旋轉(zhuǎn)的不對(duì)稱的彎曲表面、或旋轉(zhuǎn)的不對(duì)稱的衍射表面的光學(xué)表面上形成。
根據(jù)本發(fā)明的第二十五方面，在根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，該掃描光學(xué)系統(tǒng)特征在于，微觀結(jié)構(gòu)光柵在平面形狀的光學(xué)表面上形成。
根據(jù)本發(fā)明的第二十六方面，提供一種圖像形成設(shè)備，其特征在于包括根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)；在待掃描表面上設(shè)置的感光體；用于對(duì)由上述掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描的光束在上述感光體上形成的作為色劑圖像的靜電潛像進(jìn)行顯影的顯影器件；用于對(duì)在其上具有傳送圖像的材料上已顯影的色劑圖像進(jìn)行傳送的傳送器件；以及用于對(duì)在其上具有傳送圖像的材料上的已傳送的色劑圖像進(jìn)行定影的定影器件。
根據(jù)本發(fā)明的第二十七方面，提供一種圖像形成設(shè)備，其特征在于包括根據(jù)第十方面的掃描光學(xué)系統(tǒng)；以及用于把從外部裝置輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，并在掃描光學(xué)系統(tǒng)中輸入圖像信號(hào)的打印機(jī)控制器。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的主掃描斷面圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1的微觀結(jié)構(gòu)光柵的示意圖；圖3是展示本發(fā)明的實(shí)施方式1的光柵間距和入射角度之間關(guān)系的說明圖；圖4是展示本發(fā)明的實(shí)施方式1的透射率和入射角度之間關(guān)系的說明圖；圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2的主掃描斷面圖；圖6是展示本發(fā)明的實(shí)施方式2的光柵和透射率之間關(guān)系的說明圖；圖7是展示本發(fā)明的實(shí)施方式2的圖像高度和反射率之間關(guān)系的說明圖；圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式3的主掃描斷面圖；圖9是展示本發(fā)明的實(shí)施方式3的光柵深度和透射率之間關(guān)系的說明圖；圖10是展示使用本發(fā)明的掃描光學(xué)系統(tǒng)的圖像形成設(shè)備(電子照相打印機(jī))的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的次掃描斷面圖；圖11是傳統(tǒng)掃描光學(xué)系統(tǒng)的主掃描斷面圖；圖12是展示P偏振光反射率和投射率與入射角度的關(guān)系的說明圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施方式1)本發(fā)明的光學(xué)元件是至少在光學(xué)表面的一面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)元件，其中，該微觀結(jié)構(gòu)光柵包括具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的光學(xué)元件可應(yīng)用于諸如照相系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和圖像形成系統(tǒng)的各種光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)中入射角度從元件的中心部分到外圍部分發(fā)生變化。
下面，結(jié)合圖1至4描述本發(fā)明的光學(xué)元件應(yīng)用于掃描光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方式1。圖1是在本發(fā)明的掃描光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方式1的主掃描方向中的主要部分?jǐn)嗝鎴D(主掃描斷面圖)。
注意，在本說明書中，把光束通過偏轉(zhuǎn)單元被反射和偏轉(zhuǎn)的(偏轉(zhuǎn)和掃描)的方向定義為主掃描方向，把垂直于掃描光學(xué)單元和主掃描方向的方向定義為次掃描方向。
在圖中，標(biāo)號(hào)1表示包括例如半導(dǎo)體激光器的光源單元。標(biāo)號(hào)2表示聚光透鏡(準(zhǔn)直透鏡)，該聚光透鏡把從光源裝置1發(fā)出的散射光束轉(zhuǎn)換為基本上平行的光束或會(huì)聚光束。
標(biāo)號(hào)3表示孔徑光闌，該孔徑光闌把通過的光束限制定形為其光束形狀。標(biāo)號(hào)4表示柱面透鏡，該柱面透鏡具有僅在次掃描方向的預(yù)定的放大率，并在次掃描部分中的下面要討論的光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)上，把已穿過孔徑光闌3的光束基本上聚焦為線性圖像。
標(biāo)號(hào)5表示作為偏轉(zhuǎn)單元的光偏轉(zhuǎn)器，該光偏轉(zhuǎn)器包括，例如有四邊結(jié)構(gòu)， 并通過如電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元(未展示)沿圖中箭頭A的方向以恒速旋轉(zhuǎn)的多角鏡(旋轉(zhuǎn)多角鏡)。
標(biāo)號(hào)6表示用作具有聚光功能和fθ特征的掃描光學(xué)單元的掃描透鏡系統(tǒng)。該掃描透鏡系統(tǒng)6包括由塑料材料(透明樹脂材料)制造的第一和第二掃描透鏡(調(diào)焦元件)6a和6b這兩個(gè)掃描透鏡，在待掃描表面7上通過光偏轉(zhuǎn)器5基于圖像信息的反射和偏轉(zhuǎn)聚焦光束，并且在次掃描部分中建立在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面5a和待掃描表面7之間的變化關(guān)系，從而得到傾斜修正功能。
注意來自光源單元1的光束可以不使用上述的光學(xué)元件2、3和4而直接進(jìn)入光偏轉(zhuǎn)器5。
在本實(shí)施方式中，第一和第二掃描透鏡6a和6b這兩個(gè)掃描透鏡的每一個(gè)透鏡表面包括圖1所展示的主掃描部分中的球形表面或非球形表面形狀的彎曲表面。在垂直于主掃描部分的次掃描部分中，采用已知的從軸上(掃描中心)到軸外(掃描外圍)曲率變化的特定的非球形表面形狀作為基本形狀。
在本實(shí)施方式中，由透明樹脂材料或玻璃材料構(gòu)成的微觀結(jié)構(gòu)光柵8在第一掃描透鏡6a的入射表面(最靠近光偏轉(zhuǎn)器5的表面)6a1和出射表面6a2，以及第二掃描透鏡6b的入射表面6b1和出射表面(最靠近待掃描表面7的表面)6b2的整個(gè)表面上形成。
該微觀結(jié)構(gòu)光柵8包括具有與進(jìn)入掃描透鏡的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)，并減少在待掃描表面7上的來自掃描光學(xué)單元6的透鏡表面的反射光的入射。
在本實(shí)施方式中，由半導(dǎo)體激光器1發(fā)出的散射光束通過準(zhǔn)直透鏡2被轉(zhuǎn)換為基本上平行的光束，且穿過孔徑光闌3的光束被限制為由孔徑光闌3定形的光束形狀，并進(jìn)入到柱面透鏡4。在主掃描部分上的基本上平行的光束，在進(jìn)入柱面透鏡4中和出來時(shí)一樣仍然是基本上平行光束。另外，在次掃描部分中的基本上平行的光束會(huì)聚，并在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面5a上被基本上聚焦為線性圖像(線性圖像在主掃描部分中是縱向的)。然后，在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面5a上，反射和偏轉(zhuǎn)的光束通過第一和第二掃描透鏡6a和6b，在待掃描表面7上被聚焦為圓點(diǎn)形狀，并且通過沿箭頭A的方向旋轉(zhuǎn)光偏轉(zhuǎn)器5，從而對(duì)待掃描表面7沿箭頭B的方向以相同的速度進(jìn)行光學(xué)掃描。因此，在用作記錄介質(zhì)的待掃描表面7上執(zhí)行圖像記錄。
在該情形中，為了對(duì)用作待掃描表面7的感光鼓表面進(jìn)行光學(xué)掃描之前調(diào)整在感光鼓表面掃描的開始位置的時(shí)刻，在光偏轉(zhuǎn)器(多角鏡)5的偏轉(zhuǎn)表面5a上反射和偏轉(zhuǎn)的部分光束(BD光束)，通過設(shè)置成與掃描透鏡6a和6b分離的BD透鏡(未圖示)，在BD縫隙(未圖示)上被聚光，然后被引導(dǎo)到BD傳感器(未圖示)。接著，使用通過檢測(cè)來自BD傳感器(未圖示)的輸出信號(hào)而得到的寫位置檢測(cè)信號(hào)(BD信號(hào))，在感光鼓表面7上調(diào)整圖像記錄的掃描開始位置的時(shí)刻。
在本實(shí)施方式中，用作光源的半導(dǎo)體激光器1被設(shè)置成使進(jìn)入掃描光學(xué)單元6的光束基本上成為P-偏振光。即，半導(dǎo)體激光器1被設(shè)置成水平橫向模式方向，使得與待掃描表面7基本上平行。
如上所述，在本實(shí)施方式中，在掃描光學(xué)單元6的第一掃描透鏡6a的入射表面6a1和出射表面6a2以及掃描光學(xué)單元6的第二掃描透鏡6b的入射表面6b1和出射表面6b2的整個(gè)表面上，采用特定的非球形表面形狀作為基本形狀，且在其中的表面上形成圖2所示的微觀結(jié)構(gòu)光柵8。
在本實(shí)施方式中，在組成掃描光學(xué)單元6的掃描透鏡6a和6b的光學(xué)表面上的整個(gè)掃描區(qū)域(在視圖的掃描角度中)中形成第0順序光柵的微觀結(jié)構(gòu)光柵8。
另外，可以在穿過BD光束的BD透鏡(未圖示)的入射表面上設(shè)置為抑制菲涅耳(表面)反射的微觀結(jié)構(gòu)光柵。
因此，在本實(shí)施方式中，能夠隨意控制反射率(和透射率)，并且，適當(dāng)調(diào)整在掃描光學(xué)單元6的第一掃描透鏡6a的入射表面6a1和出射表面6a2之間、以及在掃描光學(xué)單元6的第二掃描透鏡6b的入射表面6b1和出射表面6b2之間發(fā)生的菲涅耳(表面)反射，就能抑制到達(dá)待掃描表面7的、在兩個(gè)透鏡表面之間產(chǎn)生的多次表面反射光束，且減少到達(dá)待掃描表面7的閃光和重影光。
在本實(shí)施方式中，設(shè)微觀結(jié)構(gòu)光柵8上的透鏡表面的每一個(gè)視點(diǎn)角度上的反射率的最大值為Rmax，則Rmax被設(shè)置為滿足下列條件Rmax≤1(％)…(A)Rmax偏離上面的條件表達(dá)式(A)是不希望的，因?yàn)橐獪p少到達(dá)待掃描表面7的閃光和重影光會(huì)變得困難。
此外，在本實(shí)施方式中，可以在對(duì)到達(dá)待掃描表面7的閃光和重影光影響最大的一個(gè)光學(xué)表面(具有最大入射角(入射角上變化最大)的表面等)上設(shè)置微觀結(jié)構(gòu)光柵8。另外，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)微觀結(jié)構(gòu)光柵8。設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵8的表面可以是球形表面、非球形表面，或者旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱的彎曲表面，旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱的衍射表面或旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱的平面。
另外，在如上分別描述的本實(shí)施方式中，盡管在第一掃描透鏡6a的入射表面6a1和出射表面6a1、以及第二掃描透鏡6b的入射表面6b1和出射表面6b1的透鏡表面的兩面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵8，本發(fā)明并不限于此，當(dāng)僅在透鏡表面的任一面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵8時(shí)，也能夠獲得本發(fā)明的效果。
如圖2所示，微觀結(jié)構(gòu)光柵8具有重復(fù)結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中光柵部分81和非光柵部分82的兩個(gè)部分按照一維方向(主掃描方向)排列。若光柵部分81和非光柵部分82的一個(gè)周期的長(zhǎng)度被設(shè)為光柵間距P，且光柵常數(shù)設(shè)為F，則光柵部分81的排列方向中的長(zhǎng)度L表示為L(zhǎng)＝F×P。另外，光柵深度設(shè)為D。注意微觀結(jié)構(gòu)光柵8可以由形成光學(xué)表面的襯底(玻璃襯底或透明樹脂襯底)一體形成。
作為微觀結(jié)構(gòu)光柵8，選擇滿足所謂的第0順序光柵的條件的光柵間距P。微觀結(jié)構(gòu)光柵8被稱為SWS(次波結(jié)構(gòu))，該微觀結(jié)構(gòu)光柵8具有比普通的衍射光柵的小一到兩位數(shù)字的光柵間距，并以使用沒有衍射作用的第0順序光作為目標(biāo)。
如果因?yàn)槲⒂^結(jié)構(gòu)光柵8而只允許存在第0順序衍射光，則消除了在第0順序光之外的方向中的光的發(fā)射，且反射光最后消失了。其中的原理在日本公報(bào)No.03-70201(日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平No.58-174906)中披露。
第0順序光柵是在一個(gè)周期形狀的微觀結(jié)構(gòu)光柵中第0順序光之外不產(chǎn)生衍射光的光柵(參見美國光學(xué)協(xié)會(huì)卷11，第10號(hào)/1994年10月/J.Opt.Soc.Am.A p2695)。
通常，在周期結(jié)構(gòu)光柵中，在滿足下列衍射條件表達(dá)式的衍射角上產(chǎn)生衍射光P(Ns·sinθm-Ni·sinθi)＝mλ…(1)其中，P是光柵間距，Ni是在入射側(cè)面上的(結(jié)構(gòu)光柵的介質(zhì)的)折射率，θi是入射角度，θm是第m順序衍射角度，Ns是在出射側(cè)面上的(結(jié)構(gòu)光柵的介質(zhì)的)折射率，m是衍射順序，λ是要使用的波長(zhǎng)。從條件表達(dá)式(1)可明顯看出，衍射角度θm≥θ1(M＝1)。作為對(duì)+第一順序的不產(chǎn)生衍射光的條件，美國光學(xué)協(xié)會(huì)指出，因?yàn)棣?1≥90°…(2)在垂直入射時(shí)，下列表達(dá)式是第0順序光柵的條件P＜λ/(Ns+Ni·sinθi)…(3)此外，在大部分軸外的時(shí)間，θ+1是90度或更大，且光柵間距P變得比間距Pa更小。在入射角度不是0度時(shí)，有必要使光柵間距P小更多。
在本實(shí)施方式中，若把來自光束穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵8到達(dá)在待掃描表面7上的預(yù)定圖像的高度的中心位置y光柵的間距設(shè)為Py，來自光源單元1的光束的波長(zhǎng)設(shè)為λ，在位置y的光束入射角度設(shè)為θi，在微觀結(jié)構(gòu)光柵8的入射側(cè)面上的介質(zhì)的折射率設(shè)為Ni，且微觀結(jié)構(gòu)光柵8的出射側(cè)面上的介質(zhì)的折射率設(shè)為Ns，則滿足下列條件Py＜λ/(Ns+Ni·sinθi)…(4)圖3是在曲線圖形式的說明圖中展示，當(dāng)透鏡的材料的折射率n和要使用的波長(zhǎng)λ分別被設(shè)為1.524和780mm時(shí)，光柵間距P相對(duì)于入射角度θi是如何變化的。曲線圖展示了滿足第0順序光柵的最大間距。對(duì)于比這個(gè)最大間距更小的間距，不會(huì)生成第0順序光之外的衍射光。據(jù)此，可以看到，如果入射角度θi為0，即，在垂直入射的情形下微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距P為0.5μm，微觀結(jié)構(gòu)光柵就可作為第0順序光柵使用。然而，如果入射角度θi為45°，則第0順序光柵的條件不滿足微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距P的0.5μm的條件?？梢钥吹皆趯?duì)于入射角度θi為45°的第0順序光柵中，光柵間距P需要小于0.35μm。
在本實(shí)施方式中的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，掃描光學(xué)單元6的每一個(gè)透鏡表面，即，第一透鏡6a的入射表面6a1和出射表面6a2、以及第二透鏡6b的入射表面6b1和出射表面6b2中的每一個(gè)透鏡表面的入射光束的入射角度θi取決于透鏡表面上的位置y。這樣，就能夠確定在每一個(gè)透鏡表面上不同的地方滿足第0順序光柵的最大間距。
即，若把進(jìn)入到微觀結(jié)構(gòu)光柵8的光束的最大入射角度設(shè)為θymax時(shí)而確定的光柵間距被設(shè)為Pymax的時(shí)候，微觀結(jié)構(gòu)光柵8更優(yōu)選由滿足下列條件的光柵間距P組成P＜Pymax…(5)這樣，如果最大入射角度θymax被設(shè)定為45°，因?yàn)镻ymax≈0.35μm，選擇光柵間距P小于Pymax就足夠了。
下面，將描述上面提到的光柵常數(shù)F。已知，如果具有光學(xué)各向同性的材料被作為比分子大得多而比光的波長(zhǎng)更小的粒子整齊地排列，則光柵可作為雙折射的結(jié)構(gòu)。在光學(xué)原理iii(P1030，Tokai大學(xué)出版社)中指出，如圖2所示在光柵的排列方向中斷面形狀是矩形形狀的所謂的矩形光柵，能夠被成型為帶有細(xì)光柵部分81和非光柵部分82的平行的平感光板的集合體。
據(jù)此，從光柵常數(shù)F以及光柵部分81和非光柵部分82的材料的折射率可以看到，與在光柵排列方向和垂直于光柵排列方向相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軸，顯示了不同的折射率。這樣，如果確定了光柵的排列方向和所使用的激光的偏振方向，就能定義光柵常數(shù)F。
在本實(shí)施方式中，微觀結(jié)構(gòu)光柵是按光柵排列方向與光束的偏轉(zhuǎn)方向一致而組成的，即，光柵的槽垂直于光束的偏轉(zhuǎn)方向。因?yàn)樵谇懊婷枋鲋泄馐钠穹较蚴荘-偏振(在圖1中平行于紙面的方向；光束的偏轉(zhuǎn)方向)，為了避免雙折射結(jié)構(gòu)的影響，使光柵的排列方向與光束的偏振方向成平行或垂直關(guān)系就足夠了。
在本實(shí)施方式中，微觀結(jié)構(gòu)光柵被優(yōu)化成無論入射角度如何，在第0順序光的P-偏振的光的透射率中的改變變小了。結(jié)果，設(shè)定要使用的波長(zhǎng)λ＝780μm，掃描透鏡的材料的折射率n＝1.524，光柵間距P＝0.3μm，光柵常數(shù)F＝0.65，光柵深度D＝0.16μm，就得到了微觀結(jié)構(gòu)光柵的形狀。相應(yīng)于這一光柵形狀的入射角度的P-偏振的光的透射率特性(視角與透射率的關(guān)系)在圖4中展示。
即，對(duì)于在光學(xué)元件(掃描透鏡)上的入射角度在0°到45°的范圍的透射率為99.8％或更大。換句話說，菲涅耳反射率最大為0.2％?？梢钥吹皆趫D12的傳統(tǒng)的實(shí)例中，P-偏振的光的反射率被提高到1/20或少于大約4％，即，對(duì)圖像上的閃光只有輕微的影響的1％或更少。
在本實(shí)施方式中，根據(jù)在穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵8到達(dá)預(yù)定圖像高度，從而在每一個(gè)透鏡表面生成菲涅耳反射的光束變少的位置處的入射角度來確定光柵間距、光柵深度、和光柵常數(shù)。因此，減少了到達(dá)待掃描表面7的閃光和重影光，并且，可以提供能夠執(zhí)行滿意的圖像輸出的掃描光學(xué)系統(tǒng)。另外，在本實(shí)施方式中，在待掃描表面7上大的區(qū)域中照度的分布是基本上均勻的。
此外，如果在光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)中確定了一個(gè)或多個(gè)元素，就能夠基本上實(shí)現(xiàn)目的。
另外，在本實(shí)施方式中，第一和第二掃描透鏡6a和6b這兩個(gè)掃描透鏡的每一個(gè)透鏡表面，在主掃描部分中以球形表面形狀或非球形表面形狀形成，且在次掃描部分中，采用已知的的其中曲率從軸上到軸外變化的特定的非球形表面形狀作為基本形狀。然而，透鏡表面并不限于這一形狀，只要需要可以采用任一形狀，例如，可以使用所謂的具有為了把在待掃描表面7上的偏轉(zhuǎn)光束聚焦為圓點(diǎn)形狀而以相同速度(fθ特征)對(duì)待掃描表面7進(jìn)行光學(xué)掃描的功能的fθ透鏡。
另外，盡管在本實(shí)施方式中光源單元1由單束激光器組成，但光源單元不限于此，例如，可以使用其中單一芯片的多束激光的光學(xué)路徑的合成多束光源，或者具有多個(gè)光發(fā)出部分的由束合成單元等合成的單束激光。
此外，在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體激光器配置成，進(jìn)入掃描光學(xué)單元6的光束基本上成為P-偏振的光。然而，半導(dǎo)體激光器1的設(shè)置并不限于此，例如，可以隨意設(shè)定S-偏振的光的入射方向或偏振方向，而且，微觀結(jié)構(gòu)光柵8的形狀可以更優(yōu)選地以與進(jìn)入掃描光學(xué)單元6的光束的偏振方向成直線地組成。
在本實(shí)施方式中，已描述了具有矩形斷面形狀的光柵的微觀結(jié)構(gòu)被按一維方向排列。然而，微觀結(jié)構(gòu)并不限于此，可以更優(yōu)化地選擇以下排列，具有如三角形、梯形或波紋形狀的斷面形狀的光柵的微觀結(jié)構(gòu)被按一維方向排列，或者具有諸如像三角錐的多角錐、像三棱柱的多棱柱、圓錐或圓柱的斷面形狀的光柵的微觀結(jié)構(gòu)被不僅按一維而且按二維排列。
作為透鏡表面上的構(gòu)成方法，可以在注入成型以形成透鏡的模子中雕刻微觀結(jié)構(gòu)光柵的形狀。
另外，在本實(shí)施方式中掃描光學(xué)透鏡6是由兩個(gè)透鏡組成，但掃描光學(xué)透鏡6并不限于此，也可以由例如一個(gè)或三個(gè)或更多的透鏡組成。
(實(shí)施方式2)圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2在主掃描方向中的主要部分?jǐn)嗝鎴D(主掃描斷面圖)。在圖中，對(duì)與圖1中所示的相同的元件賦予相同的標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施方式與上述實(shí)施方式1不同之處是，其中的微觀結(jié)構(gòu)光柵8只在掃描光學(xué)單元16的第一透鏡16a的入射表面16a1的表面上形成。結(jié)構(gòu)的其它部分和光學(xué)作用與實(shí)施方式1基本上相同，由此得到相同的效果。
即，在圖中，標(biāo)號(hào)16表示作為具有聚光功能和fθ特征的掃描光學(xué)單元的掃描透鏡系統(tǒng)。該掃描透鏡系統(tǒng)16包括用塑料材料制造的第一和第二掃描透鏡16a和16b這兩個(gè)掃描透鏡，在待掃描表面7上通過光偏轉(zhuǎn)器5基于反射和偏轉(zhuǎn)的圖像信息聚焦光束，并且在次掃描部分中建立在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面5a和待掃描表面7之間的變化關(guān)系，從而獲得傾斜修正功能。
在本實(shí)施方式中，第一和第二掃描透鏡16a和16b這兩個(gè)掃描透鏡的透鏡表面，包括圖5所展示的主掃描部分中的球形表面或非球形表面的彎曲表面形狀。在垂直于主掃描部分的次掃描部分中，采用已知的從軸上(掃描中心)到軸外(掃描外圍)曲率變化的特定的非球形表面形狀作為基本形狀。
在本實(shí)施方式中，如上所述，只在掃描光學(xué)單元16的第一掃描透鏡16a的入射表面16a1的表面上形成微觀結(jié)構(gòu)光柵8。
在本實(shí)施方式中的微觀結(jié)構(gòu)光柵8的形狀如下設(shè)定，要使用的波長(zhǎng)λ＝780nm，折射率n＝1.524。
首先，根據(jù)在實(shí)施方式1中所述的相同原因，設(shè)定光柵間距P為0.3μm。另外，與實(shí)施方式1一樣，設(shè)定光柵深度D為0.16。
其次，如下所述設(shè)定光柵常數(shù)F。圖6展示了在微觀結(jié)構(gòu)光柵8的光柵常數(shù)F和對(duì)于入射角度θi為0°、30°、45°的情形中第0順序光柵的透射光的數(shù)量之間的試驗(yàn)關(guān)系的結(jié)果(角度特征對(duì)光柵F)。根據(jù)該結(jié)果，如果確定了入射角度θi，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光柵常數(shù)F就能夠得到任意的透射率和反射率。
另一方面，在本實(shí)施方式的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，在透鏡表面上的位置y確定在掃描光學(xué)單元16的第一透鏡16a的入射表面16a1上的入射光束的入射角度θi?；谶@一結(jié)果，對(duì)與在第一透鏡16a的入射表面16a1的透鏡表面上的位置y的入射角度θi相關(guān)的光柵常數(shù)F進(jìn)行優(yōu)化是足夠的，這樣就減少了對(duì)任意圖像高度的在掃描光學(xué)單元16的第一透鏡16a的入射表面16a1上的菲涅耳反射光。
換句話說，通過根據(jù)光束穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵8到達(dá)預(yù)定圖像高度的位置的入射角度，設(shè)定不同的微觀結(jié)構(gòu)光柵8的軸上(掃描中心)和軸外(掃描外圍)的光柵常數(shù)F，就能夠?qū)崿F(xiàn)反射率的最優(yōu)化。
圖7展示了由上述程序得到的反射率最優(yōu)化的結(jié)果。在圖中，展示了掃描光學(xué)單元16的第一透鏡16a的入射表面16a1的(表面)反射率。
因此，對(duì)在第一透鏡16a的入射表面16a1上發(fā)生的菲涅耳反射光上的閃光和重影光，例如，<1>在第一透鏡16a的入射表面16a1上的菲涅耳反射光返回到光偏轉(zhuǎn)器5，并且在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)5a上被反射，穿過掃描光學(xué)單元6之后到達(dá)待掃描表面7的重影光，以及<2>在第一透鏡16a的入射表面16a1和出射表面16a2的兩個(gè)表面之間多次反射，并到達(dá)待掃描表面7的重影光能夠被有效地減少。
(實(shí)施方式3)
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式3在主掃描方向中的主要部分?jǐn)嗝鎴D(主掃描斷面圖)。在圖中，對(duì)與圖1中所示的相同的元件賦予相同的標(biāo)號(hào)。
本實(shí)施方式與上述實(shí)施方式1不同之處是，其中的微觀結(jié)構(gòu)光柵8只在掃描光學(xué)單元26的第二透鏡26b的出射表面26b2的表面上形成。結(jié)構(gòu)的其它部分和光學(xué)作用與實(shí)施方式1基本上相同，由此得到相同的效果。
即，在圖中，標(biāo)號(hào)26表示作為具有聚光功能和fθ特征的掃描光學(xué)單元的掃描透鏡系統(tǒng)。該掃描透鏡系統(tǒng)16包括用塑料材料制造的第一和第二掃描透鏡26a和26b這兩個(gè)掃描透鏡，在待掃描表面7上通過光偏轉(zhuǎn)器5基于反射和偏轉(zhuǎn)的圖像信息聚焦光束，并且在次掃描部分中建立在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)表面5a和待掃描表面7之間的變化關(guān)系，從而獲得傾斜修正功能。
在本實(shí)施方式中，第一和第二掃描透鏡26a和26b這兩個(gè)掃描透鏡的透鏡表面，包括圖8所展示的主掃描部分中的球形表面或非球形表面的彎曲表面形狀。在垂直于主掃描部分的次掃描部分中，采用已知的從軸上(掃描中心)到軸外(掃描外圍)曲率變化的特定的非球形表面形狀作為基本形狀。
在本實(shí)施方式中，只在掃描光學(xué)單元26的第二掃描透鏡26b的出射表面26b2的表面上形成微觀結(jié)構(gòu)光柵8。
在本實(shí)施方式中的微觀結(jié)構(gòu)光柵8的形狀如下假定，要使用的波長(zhǎng)λ＝780nm，折射率n＝1.524。
首先，根據(jù)在實(shí)施方式1中所述的相同原因，設(shè)定光柵間距P為0.3μm。另外，與實(shí)施方式1一樣，設(shè)定光柵常數(shù)F為0.65。
其次，如下所述設(shè)定光柵深度D。圖9展示了在微觀結(jié)構(gòu)光柵8的光柵深度D和對(duì)于入射角度θi為0°、30°、45°的情形中第0順序光柵的透射光的數(shù)量之間的試驗(yàn)關(guān)系的結(jié)果(角度特征對(duì)光柵深度D)。根據(jù)該結(jié)果，如果確定了入射角度θi，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光柵深度D就能夠得到任意的透射率。
另一方面，在本實(shí)施方式的掃描光學(xué)系統(tǒng)中，在透鏡表面上的位置y中，確定在掃描光學(xué)裝置26的第二透鏡26b的出射表面26b2上的入射光束的入射角度θi?；谶@一結(jié)果，對(duì)與在出射表面26b2的透鏡表面上的位置y的入射角度θi相關(guān)的光柵深度D進(jìn)行優(yōu)化是足夠的，這樣就減少了對(duì)任意圖像高度的在掃描光學(xué)單元26的第二透鏡26b的出射表面26b2上的菲涅耳反射光。
換句話說，通過根據(jù)光束穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵8到達(dá)預(yù)定圖像高度的位置的入射角度，設(shè)定不同的微觀結(jié)構(gòu)光柵8的軸上(掃描中心)和軸外(掃描外圍)的光柵深度D，就能夠?qū)崿F(xiàn)透射率和反射率的最優(yōu)化。
因此，對(duì)在第二透鏡26b的出射表面26b2上發(fā)生的菲涅耳反射光上的閃光和重影光，例如，<1>在待掃描表面7上反射的，以及在第二透鏡26b的出射表面26b2上反射的表面反射光再次返回到待掃描表面7的閃光，以及<2>在第二透鏡26b的入射表面26b1和出射表面26b2的兩個(gè)表面之間多次反射并到達(dá)待掃描表面7的重影光能夠被有效地減少。
另外，在上述實(shí)施方式2和3中，通過取決于光束穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵8到達(dá)預(yù)定圖像高度的位置的入射角度，設(shè)定不同的微觀結(jié)構(gòu)光柵8的軸上(掃描中心)和軸外(掃描外圍)的光柵常數(shù)F和光柵深度D，就能夠?qū)崿F(xiàn)透射率的最優(yōu)化。然而，最優(yōu)化并不限于此，例如，通過使所有的光柵間距P、光柵深度D和光柵常數(shù)F不同，可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。
另外，如果根據(jù)光束穿過微觀結(jié)構(gòu)光柵8到達(dá)預(yù)定圖像高度的位置的入射角度改變光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)中至少一個(gè)，本發(fā)明的目的就能夠基本上實(shí)現(xiàn)。
(圖像形成設(shè)備)圖10展示的是，使用上述實(shí)施方式1、2和3的掃描光學(xué)系統(tǒng)的圖像形成設(shè)備(電子照相打印機(jī))的實(shí)施方式在次掃描部分中的主要部分?jǐn)嗝鎴D。在圖10中，標(biāo)號(hào)104表示圖像形成設(shè)備。代碼數(shù)據(jù)Dc從如個(gè)人計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備117上輸入到該圖像形成設(shè)備104。該代碼數(shù)據(jù)Dc由設(shè)備中的打印機(jī)控制器111轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))Di。該圖像數(shù)據(jù)Di被輸入到具有在實(shí)施方式1、2和3的每一個(gè)中展示結(jié)構(gòu)的光學(xué)掃描單元100中。然后，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)Di調(diào)制的光束103從該光學(xué)掃描單元(掃描光學(xué)系統(tǒng))100中發(fā)出，且感光鼓101的感光表面被該光束103在主掃描方向上掃描。
用作靜電潛像承載元件(感光元件)的感光鼓101被電動(dòng)機(jī)115順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。然后，根據(jù)該旋轉(zhuǎn)，感光鼓101的感光表面相對(duì)于在垂直于主掃描方向的次掃描方向中的光束103移動(dòng)。用于向感光鼓101的表面均勻地充電的充電滾筒102設(shè)置在上述感光鼓101上面，以便緊鄰感光鼓101的表面。另外，由上述光學(xué)掃描單元100掃描的光束103照射在由充電滾筒102充電的感光鼓101的表面上。
如上所述，由于基于圖像數(shù)據(jù)Di調(diào)制光束103，通過其上的光束103的照射而在感光鼓101的表面上形成靜電潛像。該靜電潛像由被設(shè)置在比感光鼓101的旋轉(zhuǎn)部件中的上述光束103的照射位置更后部的、以便與感光鼓101緊鄰的顯影元件107顯影為色劑圖像。
由顯影元件107顯影的色劑圖像通過設(shè)置在與感光鼓101下面的相對(duì)的位置的傳送滾筒(傳送元件)108，被傳送到作為在其上具有傳送圖像的材料的紙112上。盡管紙112被存儲(chǔ)在感光鼓101的前面的紙盒109(圖10中的右側(cè))中，也可以手動(dòng)提供紙112。進(jìn)紙滾筒110被設(shè)置在紙盒109的末端，把紙盒109中的紙112送進(jìn)運(yùn)送路徑。
如上所述，其上具有要傳送的未定影色劑圖像的紙112接著被運(yùn)送進(jìn)感光鼓101后面的定影元件(圖10中左側(cè))。該定影元件由其中具有定影加熱器(未展示)的定影滾筒113和用作與該定影滾筒113壓緊接觸的壓力滾筒114組成，并在把從傳送部分運(yùn)送來的紙112壓入定影滾筒113和壓力滾筒114的壓觸部分時(shí)加熱，從而定影在紙112上的未定影色劑圖像。而且，出紙滾筒116被設(shè)置在定影滾筒113后面，把其上具有定影圖像的紙112送出到圖像形成設(shè)備的外面。
盡管在圖10中沒有示出，打印機(jī)控制器不僅執(zhí)行上述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也對(duì)諸如電動(dòng)機(jī)115和光學(xué)掃描單元100中的多邊形電動(dòng)機(jī)等的、在圖像形成設(shè)備中的每一個(gè)單元進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置有包括具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)元件，被應(yīng)用于上述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，由此能夠得到可以減少在透鏡表面上的導(dǎo)致閃光和重影光的菲涅耳(表面)反射的光學(xué)元件、和具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，不用增加額外的步驟如上述的涂敷，就能夠得到可以減少在透鏡表面上的菲涅耳反射的光學(xué)元件，和具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件在至少一個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵，其特征在于上述微觀結(jié)構(gòu)光柵包含具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于上述微觀結(jié)構(gòu)光柵是第0順序光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于上述光學(xué)表面是透鏡表面、偏轉(zhuǎn)表面或鏡面，且上述光學(xué)表面的形狀是平面或曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于上述微觀結(jié)構(gòu)光柵是與形成上述光學(xué)表面的襯底一體形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的上述結(jié)構(gòu)基于上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)中至少一個(gè)的改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于上述微觀結(jié)構(gòu)的材料包括透明樹脂材料或玻璃材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，把設(shè)置有上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的上述光學(xué)表面的每一個(gè)入射角度中反射率的最大值設(shè)為Rmax，滿足下列條件Rmax≤1(％)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距小于基于當(dāng)光束進(jìn)入到上述微觀結(jié)構(gòu)光柵中時(shí)的最大入射角度θmax而確定的光柵間距Pmax。
9.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件。
10.一種掃描光學(xué)系統(tǒng)，包括用于偏轉(zhuǎn)由光源裝置發(fā)出的光束的偏轉(zhuǎn)裝置；和用于把由上述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束引導(dǎo)到待掃描表面上的掃描光學(xué)裝置，其中，上述掃描光學(xué)裝置具有在一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)元件，且上述微觀結(jié)構(gòu)光柵包含具有與進(jìn)入上述光學(xué)元件的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述掃描光學(xué)裝置具有至少一個(gè)折射光學(xué)元件，和在上述折射光學(xué)元件的至少一個(gè)折射表面上設(shè)置有具有與在整個(gè)掃描區(qū)域上的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的微觀結(jié)構(gòu)光柵。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，為了抑制在上述掃描光學(xué)裝置中的兩個(gè)光學(xué)表面之間產(chǎn)生的多個(gè)表面反射束到達(dá)上述待掃描表面，在上述兩個(gè)光學(xué)表面中的任一個(gè)或兩個(gè)上設(shè)置上述微觀結(jié)構(gòu)光柵。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵設(shè)置在光學(xué)表面上，在該光學(xué)表面上，上述掃描光學(xué)裝置的上述光學(xué)表面上的入射角度變成最大。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在上述掃描光學(xué)裝置的上述光學(xué)表面中最靠近上述偏轉(zhuǎn)裝置的表面上設(shè)置有上述微觀結(jié)構(gòu)光柵。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的表面設(shè)置在上述掃描光學(xué)裝置的上述光學(xué)表面中最靠近上述待掃描表面的表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，把在其上設(shè)置有上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的上述光學(xué)表面的每一個(gè)視角中反射率的最大值設(shè)為Rmax，滿足下列條件Rmax≤1(％)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，與進(jìn)入到上述光學(xué)元件中的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的上述抗反射作用，基于根據(jù)光束穿過上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的表面到達(dá)預(yù)定的圖像高度的位置中的入射角度，光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)的至少一個(gè)的改變。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，組成上述掃描光學(xué)裝置的上述光學(xué)元件由透明樹脂材料構(gòu)成，且在上述光學(xué)元件的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有具有抗反射作用的微觀結(jié)構(gòu)光柵。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在其上設(shè)置有上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的上述光學(xué)表面，是在上述掃描光學(xué)裝置的上述光學(xué)元件的上述光學(xué)表面中，進(jìn)入上述光學(xué)元件的光束的入射角度中改變最大的表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在上述掃描光學(xué)裝置的所有上述光學(xué)表面上設(shè)置有上述微觀結(jié)構(gòu)光柵。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵是第0順序光柵。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，與進(jìn)入到上述光學(xué)元件中的光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的上述抗反射作用，是由于根據(jù)在光束穿過上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的表面而到達(dá)預(yù)定的圖像高度的位置中的入射角度，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的掃描中心和掃描外圍的光柵間距、光柵深度和光柵常數(shù)的任一個(gè)或多個(gè)的不同。
23.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵的光柵間距小于基于當(dāng)光束進(jìn)入到上述微觀結(jié)構(gòu)光柵中時(shí)的最大入射角度θmax而確定的光柵間距Pmax。
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵在球形表面、非球形表面、旋轉(zhuǎn)的不對(duì)稱的彎曲表面、或旋轉(zhuǎn)的不對(duì)稱的衍射表面的光學(xué)表面上形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述微觀結(jié)構(gòu)光柵在平面形狀的光學(xué)表面上形成。
26.一種圖像形成裝置，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的上述掃描光學(xué)系統(tǒng)；在上述待掃描表面上設(shè)置的感光體；用于對(duì)由上述掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描的光束在上述感光體上形成的作為色劑圖像的靜電潛像進(jìn)行顯影的顯影器件；用于對(duì)在其上具有傳送圖像的材料上已顯影的色劑圖像進(jìn)行傳送的傳送器件；以及用于對(duì)在其上具有傳送圖像的材料上的已傳送的色劑圖像進(jìn)行定影的定影器件。
27.一種圖像形成裝置，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的上述掃描光學(xué)系統(tǒng)；以及用于把從外部裝置輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，并在上述掃描光學(xué)系統(tǒng)中輸入圖像信號(hào)的打印機(jī)控制器。
全文摘要
提供一種光學(xué)元件、具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)以及圖像形成設(shè)備。目的在于，獲得能夠減少在透鏡表面上的導(dǎo)致閃光和重影的菲涅耳(表面)反射的光學(xué)元件和具有該光學(xué)元件的掃描光學(xué)系統(tǒng)。為此，提供一種在至少一個(gè)光學(xué)表面上設(shè)置有微觀結(jié)構(gòu)光柵的光學(xué)元件，該微觀結(jié)構(gòu)光柵包括具有與光束的入射角度相對(duì)應(yīng)的抗反射作用的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02B1/11GK1602433SQ0282464
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
發(fā)明者木村一己 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社