專利名稱：用于在串聯(lián)成像設(shè)備中分開(kāi)多束光束的激光掃描單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光掃描單元。更具體地，本發(fā)明涉及一種小型激光掃描單元，其具有改進(jìn)的在串聯(lián)成像設(shè)備中分開(kāi)多束光束的能力。
背景技術(shù)：
在串聯(lián)成像設(shè)備(例如，諸如彩色激光打印機(jī)、彩色數(shù)字復(fù)印機(jī)等成像設(shè)備)中，通過(guò)對(duì)用多束激光束代替單束激光束掃描的多個(gè)光電導(dǎo)體進(jìn)行曝光來(lái)形成圖像，以加速設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)通過(guò)激光掃描形成彩色圖像時(shí)，一般需要四個(gè)光電導(dǎo)體(例如，Y(黃色)、M(品紅色)、C(青色)和K(黑色))。在用于在四個(gè)光電導(dǎo)體上形成圖像的串聯(lián)掃描光學(xué)系統(tǒng)中，一般使多個(gè)光束以不同的傾斜角度入射在多角鏡上。多角鏡在主掃描方向上掃描光束，然后使光路在副掃描方向上分離。
采用多束光源的傳統(tǒng)掃描光學(xué)系統(tǒng)在日本未審查的專利公報(bào)No.2003-75752中公開(kāi)，這里將其全部?jī)?nèi)容引作參考。該公報(bào)公開(kāi)了一種串聯(lián)激光掃描單元，其從相應(yīng)的光源發(fā)出相應(yīng)的四束激光束LY、LM、LC和LK。如圖1所示，光束以不同的傾斜角度入射在多角鏡2的反射表面2a上并被該反射表面2a偏轉(zhuǎn)。隨后，偏轉(zhuǎn)后的激光束通過(guò)第一和第二透鏡3和4，并且偏轉(zhuǎn)后的光束通過(guò)相應(yīng)的分束鏡7和8被分開(kāi)，從而在各光電導(dǎo)體6Y、6M、6C和6K上進(jìn)行掃描。
在上述的激光掃描單元1中，各激光束LY、LM、LC和LK應(yīng)當(dāng)彼此獨(dú)立，并且在相鄰的激光束之間應(yīng)當(dāng)存在足夠的距離，以使激光束在多角鏡2的反射表面2a上成不同的傾斜角度。當(dāng)使相鄰光束之間存在足夠距離的平行光束入射在多角鏡2上并被多角鏡2偏轉(zhuǎn)時(shí)，光束容易分開(kāi)，但多角鏡2的表面積需要增加。此外，從多角鏡2的反射表面2a到分束鏡7Y、7M和7C的光程必須足夠長(zhǎng)，以確保足夠的有效角，即足夠的激光束之間的分開(kāi)角。這些要求阻礙了開(kāi)發(fā)小型串聯(lián)激光掃描單元的能力。
因此，需要一種改進(jìn)的激光掃描單元，其可以在串聯(lián)激光掃描單元中有效地分開(kāi)激光束。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是至少解決上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)，并至少提供下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一方面是提供這樣一種激光掃描單元，通過(guò)在多角鏡與成像透鏡裝置(image forming lens arrangement)之間設(shè)置分束器，該激光掃描單元可有效地分開(kāi)來(lái)自光源的光束。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，激光掃描單元包括用于產(chǎn)生并投射光束的光源；用于使光束偏轉(zhuǎn)的多角鏡；用于分開(kāi)由多角鏡偏轉(zhuǎn)的光束的分束器；以及用于補(bǔ)償由分束器分開(kāi)的光束的象差的成像透鏡裝置。
所述光源可以是從單一半導(dǎo)體元件產(chǎn)生多束光束的多束光源(multi-beam light source)。或者，所述光源可以是多個(gè)單束光源(single beamlight source)。所述光源可以是發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光二極管(LD)。
分束器可包括彼此配對(duì)的第一分束鏡和第二分束鏡。第一分束鏡具有第一反射表面，該第一反射表面在副掃描方向(圖4中的Y-方向)上具有預(yù)定的曲率R1。第一分束鏡以不同的角度分開(kāi)光束。第二分束鏡具有與第一分束鏡相對(duì)的第二反射表面。第二反射表面在副掃描方向上形成預(yù)定的曲率R2，并將光束向著成像透鏡裝置反射。
第一分束鏡可以是凸柱面鏡，第二分束鏡可以是凹柱面鏡。第一分束鏡可包括一個(gè)凸柱面鏡，第二分束鏡可包括四個(gè)凹柱面鏡。
第一和第二分束鏡之間的間距可以通過(guò)第一和第二分束鏡的曲率調(diào)節(jié)。
準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡可以位于光源與多角鏡之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，激光掃描單元包括用于產(chǎn)生并投射光束的多束光源；用于使光束偏轉(zhuǎn)的多角鏡；一對(duì)分束器，每個(gè)分束器具有反射表面，反射表面在副掃描方向具有預(yù)定的曲率，以分開(kāi)由多角鏡偏轉(zhuǎn)的光束；以及用于補(bǔ)償由該對(duì)分束器分開(kāi)的光束的象差的成像透鏡裝置。
該對(duì)分束器可包括以不同的角度分開(kāi)所述光束的第一分束鏡；以及第二分束鏡，其相對(duì)第一分束鏡設(shè)置，用于將光束向著成像透鏡裝置反射。
第一分束鏡可以是凸柱面鏡，第二分束鏡可以是凹柱面鏡。
第一分束鏡可包括一個(gè)凸柱面鏡，第二分束鏡可包括四個(gè)凹柱面鏡。
第一和第二分束鏡之間的間距可以通過(guò)第一和第二分束鏡的曲率調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成像設(shè)備包括用于產(chǎn)生靜電潛像的多個(gè)光電導(dǎo)體，所述多個(gè)光電導(dǎo)體在副掃描方向旋轉(zhuǎn)；用于產(chǎn)生光束的多束光源；用于接收由所述多束光源產(chǎn)生的光束并使光束在主掃描方向偏轉(zhuǎn)的多角鏡；具有第一反射表面的第一分束鏡，該第一反射表面在副掃描方向上具有預(yù)定的曲率，第一分束鏡從多角鏡接收并偏轉(zhuǎn)光束；以及具有第二反射表面的第二分束鏡，該第二反射表面在副掃描方向上具有預(yù)定的曲率。第二分束鏡接收由第一分束鏡偏轉(zhuǎn)的光束并將所述光束向著所述多個(gè)光電導(dǎo)體偏轉(zhuǎn)，以在所述多個(gè)光電導(dǎo)體上形成靜電潛像。
第一分束鏡可以是凸柱面鏡，第二分束鏡可以是凹柱面鏡。
第一分束鏡可以包括一個(gè)凸柱面鏡，第二分束鏡可以包括四個(gè)凹柱面鏡。
所述一個(gè)凸柱面鏡的曲率半徑可以是恒定的。
所述四個(gè)凹柱面鏡可以具有相同的曲率半徑。
所述四個(gè)凹柱面鏡可以具有不同的曲率半徑。


本發(fā)明一些示例性實(shí)施例的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖的描述中變得更加明顯，附圖中圖1是傳統(tǒng)的串聯(lián)激光掃描單元的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元的示意圖；圖3是圖2所示的激光掃描單元的透視圖；圖4A是圖2所示的激光掃描單元的第一分束鏡的透視圖；和圖4B是圖2所示的激光掃描單元的第二分束鏡的透視圖。
所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記將理解為指的是相同的元件、部件和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
描述中所定義的內(nèi)容(例如，具體的構(gòu)造和元件)旨在幫助全面地理解本發(fā)明的實(shí)施例。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的條件下可以對(duì)這里描述的實(shí)施例做各種變化和修改。此外，為了清晰和簡(jiǎn)明，省去對(duì)眾所周知的功能和構(gòu)造的描述。
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元的示意圖，圖3是圖2所示的激光掃描單元的透視圖。參照附圖，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元100包括光源10、多角鏡20、分束器101、以及成像透鏡裝置50。
光源10產(chǎn)生光束LY、LM、LC和LK并將它們投射到多個(gè)光電導(dǎo)體60。多個(gè)光電導(dǎo)體60包括例如分別對(duì)應(yīng)于光束LY、LM、LC和LK的四個(gè)光電導(dǎo)體60Y、60M、60C和60K。光源10可以是發(fā)光二極管(LED)、半導(dǎo)體激光二極管(LD)或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它合適的光源。光源可包括多個(gè)單束光源，每個(gè)單束光源產(chǎn)生單一光束。光束的直徑一般為約40μm。如果使用多個(gè)單束光源，則相鄰光束之間的間距可以處于幾個(gè)毫米到一個(gè)(1)厘米的范圍內(nèi)。以這樣的間距，在串聯(lián)激光掃描單元中分離光束不是特別困難。而在使用從一個(gè)半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生多束光束的多束光源的激光掃描單元中，相鄰光束之間的間距一般等于每個(gè)光束的直徑或者比每個(gè)光束的直徑窄。這些間距緊密的光束可能較難分離。然而，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元100可以有效地分開(kāi)這些光束。即，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元100特別適用于具有其中相鄰光束之間的間距極小的多束光源的激光掃描單元。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元100與多束光源的結(jié)合是有利的，因?yàn)榭梢詼p小激光掃描單元所占用的整個(gè)空間。
多角鏡20在主掃描方向上偏轉(zhuǎn)從光源10發(fā)出的光束LY、LM、LC和LK。如果本發(fā)明中使用多束光源，則可以大大(substantially)減小多角鏡20的反射表面20a的寬度，這是因?yàn)橄噜徆馐g的間距較窄。從而，多角鏡的反射表面20a不受到傳統(tǒng)設(shè)備的寬度要求，這意味著可以使多角鏡更小并節(jié)省制造成本。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的激光掃描單元100還可以包括位于光源10與多角鏡20之間的準(zhǔn)直透鏡12和柱面透鏡13。
準(zhǔn)直透鏡12將從光源10發(fā)出的光束LY、LM、LC和LK轉(zhuǎn)化為平行光束或會(huì)聚光束。柱面透鏡13會(huì)聚主掃描方向和副掃描方向上的入射光束，使得光束會(huì)聚在多角鏡20上。
本示例性實(shí)施例的激光掃描單元100包括用于分開(kāi)由多角鏡20偏轉(zhuǎn)的光束LY、LM、LC和LK的分束器101。
圖4詳細(xì)地示出分束器101，其中圖4A示出第一分束鏡30，圖4B示出第二分束鏡40。參照附圖，分束器101包括彼此配對(duì)的第一分束鏡30和第二分束鏡40。第一鏡30和第二鏡40以這樣的方式構(gòu)造，使得它們中的每個(gè)都在副掃描方向(Y-方向)上具有R1或R2的曲率半徑。
第一分束鏡30可以是例如柱面鏡，其第一反射表面31是凸的，使得光束LY、LM、LC和LK分別以不同的角度分開(kāi)。這種凸柱面鏡形成有沿著副掃描方向(Y-方向)的柱面(cylinder)具有曲率半徑為R1的曲面。柱面鏡沿著柱面的縱向(X-方向)基本是直的。圖4A所示的第一分束鏡30的第一反射表面31是凸的，而相對(duì)側(cè)是基本平的表面32。
在副掃描方向(Y-方向)，第一分束鏡30可以按照期望在用于分別反射相應(yīng)的光束LY、LM、LC或LK的區(qū)域具有不同的曲率。即，對(duì)應(yīng)于光束入射在第一分束鏡上的區(qū)域處的曲率半徑的曲率半徑RY1、RM1、RC1和RK1可以彼此不同。
第二分束鏡40相對(duì)第一分束鏡30設(shè)置，并使光束向著成像透鏡裝置50行進(jìn)。第二分束鏡40可以是例如凹柱面鏡。即，第二分束鏡的第二反射表面41是凹的，并在柱面的副掃描方向具有曲率半徑R2。第二分束鏡在柱面的縱向方向基本是直的，這與上述的凸柱面鏡相似。圖4B所示的第二分束鏡40的第二反射表面41是凹的，而相對(duì)側(cè)是基本平的表面42。
第二分束鏡40可具有不同的曲率，以對(duì)應(yīng)于第一分束鏡的曲率以及第一分束鏡與第二分束鏡之間的間距。換言之，曲率半徑RY2、RM2、RC2和RK2可以彼此不同。
通過(guò)改變各分束鏡30和40的曲率半徑R1和R2，可以調(diào)節(jié)分束器中第一和第二分束鏡30和40之間的間距。例如，如果第一分束鏡30的曲率半徑R1減小，則可以減小第一和第二分束鏡30和40之間的間距。從而，依賴于分束器的每個(gè)反射鏡的曲率半徑如何形成，可以減小掃描單元中分束器所需的空間，從而使激光掃描單元更加緊湊。
如圖3所示，串聯(lián)激光掃描單元具有分束器101，分束器101具有一個(gè)凸柱面鏡30和四個(gè)凹柱面鏡40Y、40M、40C和40K。四個(gè)凹柱面鏡可分別具有不同的曲率半徑。
從分束器101分出的光束分別通過(guò)成像透鏡裝置50，從而在光電導(dǎo)體60上形成圖像，使得潛像形成在光電導(dǎo)體60的表面上。
成像透鏡裝置50以主掃描方向和副掃描方向上不同的放大率補(bǔ)償分開(kāi)后的光束。即，成像透鏡裝置50可以包括fθ透鏡50Y、50M、50C和50K，用于補(bǔ)償光束LY、LM、LC和LK的象差(aberration)。
現(xiàn)在將描述用激光掃描單元100分開(kāi)光束的過(guò)程。
多束光源10產(chǎn)生光束LY、LM、LC和LK，并通過(guò)準(zhǔn)直透鏡12與柱面透鏡13投射這些光束。多角鏡20旋轉(zhuǎn)并在主掃描方向(圖4中的X-方向)上偏轉(zhuǎn)光束LY、LM、LC和LK。由多角鏡20偏轉(zhuǎn)的光束被分束器101的凸柱面透鏡30以不同的角度分開(kāi)。分開(kāi)后的光束由凹柱面透鏡40會(huì)聚，fθ透鏡50Y、50M、50C和50K修正象差，從而光束分別在帶電的光電導(dǎo)體60上進(jìn)行掃描，以在光電導(dǎo)體60的表面上形成潛像。
如上所述，因?yàn)榭梢允褂枚嗍庠矗钥梢燥@著地減小多角鏡的表面寬度，從而節(jié)省制造成本。此外，即使使用多束光源，也可以可靠地分開(kāi)光束。因此，可以消除有關(guān)相鄰光束之間的最小間距的限制以及有關(guān)從多角鏡到反射鏡的光程的限制。因此，本發(fā)明特別適于小型串聯(lián)激光掃描單元。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以做各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種激光掃描單元，包括用于產(chǎn)生并投射光束的光源；用于使光束偏轉(zhuǎn)的多角鏡；用于分開(kāi)由所述多角鏡偏轉(zhuǎn)的光束的分束器；和用于補(bǔ)償由所述分束器分開(kāi)的光束的象差的成像透鏡裝置。
2.如權(quán)利要求1的激光掃描單元，其中所述光源是從單一半導(dǎo)體元件產(chǎn)生多束光束的多束光源。
3.如權(quán)利要求1的激光掃描單元，其中所述光源包括多個(gè)單束光源。
4.如權(quán)利要求1的激光掃描單元，其中所述光源包括發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光二極管。
5.如權(quán)利要求1的激光掃描單元，其中所述分束器包括具有第一反射表面的第一分束鏡，該第一反射表面在副掃描方向上具有預(yù)定的曲率，所述第一分束鏡以不同的角度分開(kāi)所述光束；和具有相對(duì)第一分束鏡設(shè)置的第二反射表面的第二分束鏡，該第二反射表面在副掃描方向上具有預(yù)定的曲率，并將光束向著所述成像透鏡裝置反射。
6.如權(quán)利要求5的激光掃描單元，其中所述第一分束鏡是凸柱面鏡，所述第二分束鏡是凹柱面鏡。
7.如權(quán)利要求6的激光掃描單元，其中所述第一分束鏡包括一個(gè)凸柱面鏡，所述第二分束鏡包括四個(gè)凹柱面鏡。
8.如權(quán)利要求5的激光掃描單元，其中所述第一和第二分束鏡之間的間距通過(guò)所述第一和第二分束鏡的曲率調(diào)節(jié)。
9.如權(quán)利要求1的激光掃描單元，其中，還包括位于所述光源與所述多角鏡之間的準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡。
10.一種激光掃描單元，包括用于產(chǎn)生并投射光束的多束光源；用于使光束偏轉(zhuǎn)的多角鏡；一對(duì)分束器，每個(gè)分束器具有反射表面，所述反射表面在副掃描方向具有預(yù)定的曲率，以分開(kāi)由所述多角鏡偏轉(zhuǎn)的光束；和用于補(bǔ)償由該對(duì)分束器分開(kāi)的光束的象差的成像透鏡裝置。
11.如權(quán)利要求10的激光掃描單元，其中該對(duì)分束器包括以不同的角度分開(kāi)所述光束的第一分束鏡；和第二分束鏡，其相對(duì)第一分束鏡設(shè)置，用于將光束向著所述成像透鏡裝置反射。
12.如權(quán)利要求11的激光掃描單元，其中所述第一分束鏡是凸柱面鏡，所述第二分束鏡是凹柱面鏡。
13.如權(quán)利要求10的激光掃描單元，其中所述第一分束鏡包括一個(gè)凸柱面鏡，所述第二分束鏡包括四個(gè)凹柱面鏡。
14.如權(quán)利要求11的激光掃描單元，其中所述第一和第二分束鏡之間的間距通過(guò)所述第一和第二分束鏡的曲率調(diào)節(jié)。
15.一種成像設(shè)備，包括用于產(chǎn)生靜電潛像的多個(gè)光電導(dǎo)體，所述多個(gè)光電導(dǎo)體在副掃描方向旋轉(zhuǎn)；用于產(chǎn)生光束的多束光源；用于接收由所述多束光源產(chǎn)生的光束并使所述光束在主掃描方向偏轉(zhuǎn)的多角鏡；具有第一反射表面的第一分束鏡，該第一反射表面在副掃描方向上具有預(yù)定的曲率，所述第一分束鏡從所述多角鏡接收并偏轉(zhuǎn)光束；和具有第二反射表面的第二分束鏡，該第二反射表面在副掃描方向上具有預(yù)定的曲率，該第二分束鏡接收由所述第一分束鏡偏轉(zhuǎn)的光束并將所述光束向著所述多個(gè)光電導(dǎo)體偏轉(zhuǎn)，以在所述多個(gè)光電導(dǎo)體上形成靜電潛像。
16.如權(quán)利要求15的成像設(shè)備，其中所述第一分束鏡是凸柱面鏡，所述第二分束鏡是凹柱面鏡。
17.如權(quán)利要求15的成像設(shè)備，其中所述第一分束鏡包括一個(gè)凸柱面鏡，所述第二分束鏡包括四個(gè)凹柱面鏡。
18.如權(quán)利要求17的成像設(shè)備，其中所述一個(gè)凸柱面鏡的曲率半徑是恒定的。
19.如權(quán)利要求17的成像設(shè)備，其中所述四個(gè)凹柱面鏡具有相同的曲率半徑。
20.如權(quán)利要求17的成像設(shè)備，其中所述四個(gè)凹柱面鏡具有不同的曲率半徑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在串聯(lián)成像設(shè)備中分開(kāi)多束光束的激光掃描單元。該用于成像設(shè)備的激光掃描單元包括用于產(chǎn)生并投射光束的光源；用于使光束偏轉(zhuǎn)的多角鏡；用于分開(kāi)由多角鏡偏轉(zhuǎn)的光束的分束器；以及用于補(bǔ)償被分束器分開(kāi)的光束的象差的成像透鏡裝置。該分束器具有彼此配對(duì)的凸柱面鏡和凹柱面鏡。分束器的構(gòu)造允許更為緊密的布置。
文檔編號(hào)G03G15/00GK1892283SQ20061010011
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者金然奎 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社