專利名稱：光學(xué)掃描裝置和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描裝置和一種成像裝置，更具體地說(shuō)，涉及 這樣一種光學(xué)掃描裝置和包括該光學(xué)掃描裝置的成像裝置，該光學(xué)掃描 裝置通過(guò)偏轉(zhuǎn)元件使從多個(gè)光源發(fā)射的光束偏轉(zhuǎn)從而進(jìn)行掃描曝光。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在成像裝置中，文檔的多色生產(chǎn)已經(jīng)取得進(jìn)展并已經(jīng)試圖 改進(jìn)彩色成像的生產(chǎn)率。利用多個(gè)感光體來(lái)改進(jìn)彩色成像生產(chǎn)率的彩色 激光打印機(jī)已經(jīng)投入市場(chǎng)。在用于利用多個(gè)感光體的成像裝置的曝光裝置中，使用了這樣的系 統(tǒng)，在該系統(tǒng)中多個(gè)與相應(yīng)感光體對(duì)應(yīng)的掃描裝置布置成列。然而，為 了減小尺寸，減少構(gòu)件的數(shù)量并進(jìn)一步降低成本，己經(jīng)提出了這樣的系 統(tǒng)，在該系統(tǒng)中多個(gè)光束由單個(gè)偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)以掃描多個(gè)感光體。作為用于在相應(yīng)感光鼓的感光表面上形成靜電潛像的掃描光學(xué)系 統(tǒng)，存在這樣的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中對(duì)相應(yīng)的感光鼓一對(duì)一地設(shè)置多面鏡 和圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)。然而，設(shè)置四組多面鏡和圖像聚焦光學(xué)系統(tǒng)在成 本方面存在問(wèn)題。因此，近年來(lái)已有這樣的掃描光學(xué)系統(tǒng)，其中共用單 個(gè)多面鏡并同時(shí)利用多個(gè)激光束流進(jìn)行掃描，之后將激光束流分別入射 至各個(gè)對(duì)應(yīng)的聚焦光學(xué)系統(tǒng)并引導(dǎo)至相應(yīng)的感光鼓。為了將多個(gè)激光束分別分開地照射到多個(gè)掃描表面上，必須在通過(guò) 多面鏡進(jìn)行偏轉(zhuǎn)反射之后將多個(gè)激光束分離，并且對(duì)于波長(zhǎng)相同的光源， 必須進(jìn)行空間分離。例如可通過(guò)使激光束在慢掃描平面中以斜角入射到 多面鏡的偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)上而實(shí)現(xiàn)所需的空間分離。然而，在光 學(xué)結(jié)構(gòu)緊湊的掃描光學(xué)裝置中，因?yàn)橛糜诳臻g分離的光路長(zhǎng)度較短，所 以反射表面上的傾斜入射角較大。因此出現(xiàn)了這樣的問(wèn)題，即，被掃描
表面上的掃描線彎曲從而使圖像聚焦性能降低。己經(jīng)提出了一結(jié)構(gòu)(例如，參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平10-073778號(hào) 公報(bào))，其中一復(fù)曲面透鏡(構(gòu)成f-e透鏡的旋轉(zhuǎn)異步透鏡)的透鏡形狀 設(shè)有沿著入射光束的掃描線路徑彎曲的母線，從而防止圖像聚焦性能的 降低，并且復(fù)曲面透鏡的至少一個(gè)透鏡表面的母線相對(duì)于光軸沿著慢掃 描方向偏移預(yù)定量，從而校正掃描線的曲率，使得能夠通過(guò)傾斜入射實(shí) 現(xiàn)多個(gè)光束的空間分離，并可減小多面鏡的厚度和重量。在上述結(jié)構(gòu)中，在分成單個(gè)透鏡和公共透鏡的f-e透鏡中，在單個(gè)透鏡的透射表面處使用母線彎曲面，并在徑向偏移(sagittal offsetting)時(shí) 應(yīng)用彎曲(掃描線曲率)校正，其中多個(gè)光束沿慢掃描方向以分別不同 的角度入射。然而，為了李傾斜入射時(shí)良好地校正成像特性，可在公共 透鏡處沿慢掃描方向提供動(dòng)力，然后必須在最終圖像平面的位置處沿慢 掃描方向校正圖像平面曲率。然而，利用上述結(jié)構(gòu)校正圖像平面曲率是 比較困難的?？蛇x的是，已經(jīng)提出了一種掃描光學(xué)系統(tǒng)(例如，參見(jiàn)日本專利申 請(qǐng)?zhí)亻_2003-149573號(hào)公報(bào))，該掃描光學(xué)系統(tǒng)使用這樣的結(jié)構(gòu)，其中多 個(gè)入射到多面鏡的激光束相對(duì)于與該多面鏡的中心軸線正交的平面傾斜，并且所述掃描光學(xué)系統(tǒng)在良好地保持f-e特性、圖像平面曲率等的同時(shí)校正掃描線曲率。在公共透鏡處，使用變形的非球面表面，在該表面處單獨(dú)地將沿快 掃描方向的截面的形狀定義為沿快掃描方向的距離的函數(shù)，并將沿慢掃 描方向的曲率定義為沿快掃描方向的距離的函數(shù)。在單個(gè)透鏡處，使用 這樣的表面，在該表面處距基準(zhǔn)平面的下垂量(sag amount)表示為沿快 掃描方向和慢掃描方向距光軸的相應(yīng)距離的函數(shù)。在該情況下，為同一表面提供復(fù)曲面形狀以產(chǎn)生沿快掃描方向的期 望特性，以及提供復(fù)曲面形狀以產(chǎn)生沿慢掃描方向的期望特性，從而在 模具修正等時(shí)單獨(dú)地修正快掃描方向和慢掃描方向的特性以推進(jìn)初始性 能是比較困難的。艮口，如果修正了慢掃描方向特性，則快掃描方向特性將也會(huì)一起改
變。從而，即使可以調(diào)整至對(duì)一個(gè)方向來(lái)說(shuō)最好的狀態(tài)，對(duì)另一方向的 性能來(lái)說(shuō)也可能受到不利影響。發(fā)明內(nèi)容考慮到上述情況，本發(fā)明提供一種光學(xué)掃描裝置和一種成像裝置， 通過(guò)所述光學(xué)掃描裝置和成像裝置可以彼此獨(dú)立地調(diào)整快掃描方向特性 和慢掃描方向特性。在本發(fā)明的一個(gè)方面中， 一種光學(xué)掃描裝置包括光源；第一光學(xué) 元件，該第一光學(xué)元件將從所述光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為平行光；偏轉(zhuǎn)元件， 該偏轉(zhuǎn)元件使所述光沿快掃描方向偏轉(zhuǎn)以利用所述光以恒定速度掃描待 掃描物體的表面；第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件將所述光引導(dǎo)至所述 偏轉(zhuǎn)元件；以及第三光學(xué)元件，該第三光學(xué)元件將由所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn) 的所述光聚焦到所述待掃描物體的表面上，所述第三光學(xué)元件的與所述 光相交的表面中的至少一個(gè)表面包括僅影響圖像平面處的快掃描方向特 性或慢掃描方向特性中一個(gè)的表面形狀。通過(guò)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)，不包括影響快掃描方向性能的特性的 表面被應(yīng)用于用以滿足慢掃描方向特性的表面。因此，可以針對(duì)所述快 掃描方向和所述慢掃描方向獨(dú)立地調(diào)整透鏡的特性，從而可追求光學(xué)性 能。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，入射至所述偏轉(zhuǎn)元件的所述 光相對(duì)于所述慢掃描方向以一角度入射。通過(guò)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)，可以減小所述裝置的尺寸。特別的是， 在多個(gè)束(光)入射至所述偏轉(zhuǎn)元件的情況下，因?yàn)檠厮雎龗呙璺较?的多個(gè)束(光)可通過(guò)，所以可特別減小所述裝置的尺寸。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第三光學(xué)元件的與所述 光相交的表面中的所述至少一個(gè)表面包括校正沿所述慢掃描方向的圖像 平面曲率和掃描線曲率的表面形狀。通過(guò)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)，所述第三光學(xué)元件的所述一個(gè)表面包 括校正沿所述慢掃描方向的圖像平面曲率和掃描線曲率的表面形狀。從
而，可以針對(duì)所述快掃描方向和所述慢掃描方向獨(dú)立地調(diào)整所述透鏡的 特性。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第三光學(xué)元件的與所述 光相交的表面中的所述至少一個(gè)表面包括沿所述慢掃描方向校正沿著所 述待掃描表面的掃描線形狀和聚焦特性的表面形狀，并且該表面形狀沿 所述快掃描方向沒(méi)有透鏡光學(xué)能力，并且所述至少一個(gè)表面由以下方程 描述，其中坐標(biāo)由(x,y,z)表示，沿所述慢掃描方向的坐標(biāo)為X，沿所述快掃描方向的坐標(biāo)為y,沿光軸方向的坐標(biāo)為z，Co是在光軸原點(diǎn)處的沿所述慢掃描方向的曲率半徑，B2n是慢掃描方向的曲率半徑相對(duì)于所述快掃描方向的高次系數(shù)，X0、八211均是沿慢掃描 方向的母線形狀，所述至少一個(gè)表面是通過(guò)用以x-y平面中的xl(y)作為峰值點(diǎn)而產(chǎn)生 的母線連接具有針對(duì)沿所述快掃描方向的位置y而確定的曲率半徑R(y) 的圓弧而形成的表面，<formula>formula see original document page 8</formula>通過(guò)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)，不包括影響快掃描方向性能的特性的 '表面被應(yīng)用于用來(lái)滿足慢掃描方向性能的表面。因此，可以針對(duì)所述快 掃描方向和所述慢掃描方向獨(dú)立地調(diào)整透鏡的特性，從而可追求光學(xué)性 能。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第三光學(xué)元件包括多個(gè) 透鏡。: 通過(guò)本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭褂昧硕鄠€(gè)透鏡，所以增加了可 利用的表面的數(shù)量。因此，可以針對(duì)所述快掃描方向和所述慢掃描方向 獨(dú)立地調(diào)整所述透鏡的特性，從而可更加容易地追求光學(xué)性能。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，通過(guò)來(lái)自多個(gè)光源的多個(gè)光
對(duì)多個(gè)待掃描物體的多個(gè)待掃描表面進(jìn)行掃描曝光。本發(fā)明上述方面的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于利用從多個(gè)光源發(fā)射的光(束)對(duì) 多個(gè)感光體進(jìn)行掃描曝光的彩色成像裝置。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第三光學(xué)元件包括第 ;一 fB透鏡，來(lái)自所述偏轉(zhuǎn)元件的光入射到該第一 fB透鏡；以及第二f9 透鏡，從所述第一 fB透鏡發(fā)射的光入射到該第二傷透鏡。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第二傷透鏡的發(fā)射表面 包括不影響圖像平面處的所述快掃描方向特性而影響所述慢掃描方向特 性的表面形狀。> 在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第一 fB透鏡的入射表面是變形的非球面表面，所述第一fB透鏡的發(fā)射表面是y復(fù)曲面表面，并 且所述第二 fB透鏡的入射表面是y復(fù)曲面表面。在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第三光學(xué)元件是通過(guò)模 制而形成的模制透鏡。 ; 在本發(fā)明另一方面的光學(xué)掃描裝置中，所述第二光學(xué)元件將所述多個(gè)光沿著與所述快掃描方向相交的所述慢掃描方向成一線引導(dǎo)至所述偏 轉(zhuǎn)元件。在本發(fā)明的另一方面中， 一種成像裝置包括光學(xué)掃描裝置、充電裝置、顯影裝置和轉(zhuǎn)印裝置，所述光學(xué)掃描裝置包括光源；第一光學(xué)元>件，該第一光學(xué)元件將從所述光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為平行光；偏轉(zhuǎn)元件， 該偏轉(zhuǎn)元件使所述光沿快掃描方向偏轉(zhuǎn)以對(duì)待掃描物體的待掃描表面進(jìn) 行掃描曝光；第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件將所述光引導(dǎo)至所述偏轉(zhuǎn) 元件；以及第三光學(xué)元件，該第三光學(xué)元件將由所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的所 述光聚焦到所述待掃描表面上，用于以恒定速度進(jìn)行掃描曝光，所述第;三光學(xué)元件的與所述光相交的表面中的至少一個(gè)表面包括僅影響在圖像 平面處的快掃描方向特性或慢掃描方向特性之一的表面形狀，所述充電 裝置對(duì)所述待掃描表面進(jìn)行充電，所述顯影裝置使形成在所述待掃描表 面上的潛像顯影以形成調(diào)色劑圖像，所述轉(zhuǎn)印裝置將所述調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn) 印到記錄介質(zhì)上。 通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明所述方面的光學(xué)掃描裝置和成像裝置中， 可以彼此獨(dú)立地調(diào)整沿快掃描方向的特性和沿慢掃描方向的特性。


下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，附圖中-圖1是表示配備有關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的成像裝置的視圖。圖2是表示關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的內(nèi)部的立體圖。圖3A和圖3B是表示關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的構(gòu)件和光路的布 置的視圖。圖4A和圖4B是表示關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的光路的放大圖。 圖5是表示關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的公共f-e透鏡的視圖。圖6是表示關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的單個(gè)f-e透鏡的視圖。圖7是表示在關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置處的不同顏色的掃描線的 形狀的曲線圖。圖8是表示在關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置處的不同顏色的倍率偏移 的曲線圖。圖9是表示在關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置處的分別用于徑向和切向 方向的圖像平面曲率的曲線圖。圖10A、 IOB和IOC是表示在關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置中，當(dāng)單 個(gè)f-e透鏡的S2表面的變量CO變化時(shí)沿快掃描方向和慢掃描方向的特性 變化的曲線圖。圖IIA、 IIB和IIC是表示在關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置中，當(dāng)單 個(gè)f-e透鏡的S2表面的變量A2變化時(shí)沿快掃描方向和慢掃描方向的特 性變化的曲線圖。
具體實(shí)施方式
基本結(jié)構(gòu)圖1表示配備有關(guān)于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的成像 裝置。
例如，圖1表示設(shè)有關(guān)于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的 全色激光打印機(jī)。
如圖1所示，該成像裝置10由如下主要部分構(gòu)成用于黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K)的顯影裝置30Y至30K，它們包括相應(yīng)的 ;感光鼓32Y至32K;接觸抵靠感光鼓32Y至32K的用于一次充電的充電輥；以及發(fā)射用于黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K)的顏色的激光束31Y至31K的ROS (光柵輸出掃描器)20。感光鼓32Y、 32M、 32C和32K在其間布置有固定間隔，從而具有公共切面以形成所謂的串聯(lián)式彩色打印機(jī)。與用于各顏色的圖像信息相 )對(duì)應(yīng)的信號(hào)在未示出的圖像處理單元處被光柵化并輸入ROS20。在激光光學(xué)單元中，用于黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K)各顏色的激光束被調(diào)制，并照射到相對(duì)應(yīng)顏色的感光鼓32Y至32K。
在上述感光鼓32Y至32K處，利用公知的電子照相系統(tǒng)進(jìn)行各顏色的成像處理。首先，禾,例如采用OPC感光體的感光鼓作為感光鼓32Y ;至32K，并驅(qū)動(dòng)這些感光鼓32Y至32K使它們旋轉(zhuǎn)。通過(guò)充電輥向感光鼓32Y至32K的表面施加DC電壓，從而將所述表面充電至大約例如300V。
通過(guò)用作曝光裝置的ROS 20將與黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和 黑(K)的顏色相對(duì)應(yīng)的激光束31Y至31K照射到感光鼓32Y至32K的 i已經(jīng)施加有表面電位的表面上，并形成與各顏色的輸入圖像信息相對(duì)應(yīng) 的靜電潛像。激光束31Y至31K由ROS 20發(fā)射并寫入圖像。因此，感 光鼓32Y至32K的圖像曝光部分的表面電位在圖像線部分(即曝光區(qū)域) 處放電，從而形成靜電潛像。
然后，通過(guò)相對(duì)應(yīng)顏色的顯影裝置30Y至30K使已經(jīng)形成在感光鼓 ;32Y至32K的表面處的、與黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K)的 顏色相對(duì)應(yīng)的靜電潛像顯影。因此，黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑 (K)的顏色的調(diào)色劑圖像被在感光鼓32Y至32K上顯影，從而使圖像 可見(jiàn)。
在各顯影裝置30Y至30K中充入由載體和黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K)各不同顏色的調(diào)色劑形成的顯影劑。從未示出的調(diào)色劑供應(yīng)裝置向這些顯影裝置30Y至30K供應(yīng)調(diào)色劑，并通過(guò)顯影裝置30Y 至30K內(nèi)的攪龍(auger)將供應(yīng)的調(diào)色劑與載體一起充分?jǐn)嚢?，并通過(guò) 摩擦使調(diào)色劑帶電。與載體一起攪拌并通過(guò)摩擦而靜電帶電且供應(yīng)到顯影輥33上的調(diào) 色劑由于磁性輥的磁性而形成由載體和調(diào)色劑構(gòu)成的磁刷，這些磁刷接 觸抵靠感光鼓32Y至32K。向顯影輥33施加顯影偏壓從而將顯影輥33 上的調(diào)色劑轉(zhuǎn)印至形成在感光鼓32Y至32K上的靜電潛像。因此，形成 了黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K)的顏色的調(diào)色劑圖像。然后，將已經(jīng)形成在顯影裝置30Y至30K上的黃(Y)、洋紅(M)、 青(C)和黑(K)的顏色的調(diào)色劑圖像定位在紙張P上，并將調(diào)色劑圖 像分別疊加轉(zhuǎn)印。因此，作為四色疊加圖像而形成其中青(C)、洋紅(M) 和黑(K)的顏色分別疊加在單色Y圖像上的最終全色調(diào)色劑圖像。最后，已經(jīng)形成在紙張P上的黃(Y)、洋紅(M)、青(C)和黑(K) 的全色調(diào)色劑圖像通過(guò)定影裝置34加熱并熔合且定影在紙張P上，從而 成像處理工序結(jié)束。光學(xué)掃描裝置圖2表示關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置，而圖3A和圖3B表示該光 學(xué)掃描裝置的光路。如圖2所示，在作為光學(xué)掃描裝置的ROS 20處，從用于四種顏色Y 至K的相應(yīng)的光源21發(fā)射激光束31。激光束31通過(guò)準(zhǔn)直透鏡22變?yōu)?平行光束，并通過(guò)柱面透鏡而沿慢掃描方向聚焦成一線并通過(guò)多面鏡23 而沿快掃描方向偏轉(zhuǎn)。作為用于使光束入射到多面鏡23上的方法，可考慮切向偏移入射和 徑向偏移入射等等，在切向偏移入射中多個(gè)光束沿快掃描方向設(shè)有不同 的角度，在徑向偏移入射中多個(gè)光束沿慢掃描方向以分別不同的角度入 射。在本實(shí)施例的情況下，入射到反射表面23A的各顏色的激光束31沿 慢掃描方向(圖中的垂直方向)分別具有預(yù)定的角度，并且沿徑向方向 彼此偏移入射。從而反射表面23A沿慢掃描方向的尺寸可較小。 然而，如前所述，對(duì)于波長(zhǎng)相同的光源，為了將光束從各顏色的相對(duì)應(yīng)光源引導(dǎo)至感光鼓32Y至32K而需要空間分離。如果例如使激光束 31從在慢掃描截面平面中傾斜的方向入射到反射表面23A上，則可以實(shí) 現(xiàn)所需的空間分離。然而，如果ROS20尺寸減小，則用于空間分離的光 路長(zhǎng)度變短，因此在反射表面23處的傾斜入射角變大。因此，出現(xiàn)這樣 的問(wèn)題，即，被掃描表面上的掃描線彎曲，從而成像性能受到不利影響。 為了遏制這種情況，對(duì)于本實(shí)施例，如下所述地指定公共和單個(gè)f-e透鏡 的表面形狀。已經(jīng)由多面鏡23偏轉(zhuǎn)的激光束31入射至公共f-0透鏡24，沿慢掃 描方向分成兩色組，并入射至第一鏡25A和25B。即，用于黃(Y)和洋 紅(M)的激光束31Y和31M入射至第一鏡25A，而用于青(C)和黑 (K)的激光束31C和31K入射至第一鏡25B。激光束31在第一鏡25A和25B之后進(jìn)一步沿慢掃描方向分成單色 組，并入射至第二鏡26Y、 26M、 26C、 26K。即，如圖3A所示，激光 束31Y和31M分別入射至第二鏡26Y和26M，而激光束31C和31K分 別入射至第二鏡26C和26K。接近沿慢掃描方向的兩端的激光束31Y和 31K僅在第二鏡26Y和26K處反射。于是，激光束31Y和31K入射至單 個(gè)f-e透鏡28Y和28K并聚焦成掃描線29Y和29K。同時(shí)，激光束31M和31C分別入射到第三鏡27M和27C上并在該 處反射，入射至單個(gè)f-9透鏡28M和28C并聚焦成掃描線29M和29C。這里，對(duì)于上述單個(gè)f-e透鏡28Y至28K，沒(méi)有利用具有單個(gè)形狀 的四個(gè)透鏡，而是利用了本示例性實(shí)施例的其中光路沿慢掃描方向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)的特征，并且利用了具有相同形狀的兩個(gè)單個(gè)f-e透鏡的組。艮卩，單個(gè)f-e透鏡28Y和28K是具有相同形狀但布置位置和取向不 同的透鏡，并且單個(gè)f-e透鏡28M和28C是具有相同形狀但布置位置和 取向不同的透鏡。因此，對(duì)于單個(gè)f-0透鏡28，為整個(gè)裝置提供兩個(gè)一 組的兩種類型的透鏡就足夠了，因此可減少構(gòu)件數(shù)量并降低成本。另外，使用通過(guò)塑料模具的模制產(chǎn)品用于公共f-e透鏡24、單個(gè)f-e透鏡28等。因此，具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即減少了掃描光學(xué)系統(tǒng)中的部件
(f-e透鏡和柱面鏡)的數(shù)量，減小了多面鏡23的厚度，降低了構(gòu)件成 本、改進(jìn)了光學(xué)元件布局的自由度，等等。 光路和表面形狀圖4A和圖4B表示關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的光路的放大圖。 如圖4A所示，在本實(shí)施例中，四種顏色的光路在多面鏡處沿慢掃描方向一致，并且為各顏色設(shè)置單個(gè)f-e透鏡作為最終f-e透鏡。結(jié)果，掃描線曲率的產(chǎn)生(彎曲)是不可避免的。在用于本實(shí)施例 的"串聯(lián)式"彩色打印機(jī)中，為了減小光學(xué)掃描裝置的尺寸并降低成本， 必須減少透鏡數(shù)量。因此，各個(gè)透鏡需要更大的功能性。然而，如前所述，如果對(duì)同一表面應(yīng)用為了產(chǎn)生沿快掃描方向的期 望特性的復(fù)雜表面形狀以及為了產(chǎn)生沿慢掃描方向的期望特性的復(fù)雜表面形狀，則為了推進(jìn)初始性能而在f-e透鏡模具修正等時(shí)單獨(dú)地修正快掃 描方向特性和慢掃描方向特性是比較困難的。如果在f-e透鏡處使用具有這樣形狀的表面，即，在同一表面處校正 快掃描特性(光束直徑、倍率等)和慢掃描特性(光束直徑、彎曲修正 等)，則在制造透鏡期間不能通過(guò)修正(模制條件、模具修正等)針對(duì)快 掃描和慢掃描獨(dú)立地修正特性，并且難以確立透鏡性能。例如，在慢掃 描特性不滿意而快掃描特性滿意的情況下，如果修正慢掃描特性，則快 掃描特性將降低。艮口，如果調(diào)整快掃描方向特性，則慢掃描方向特性也會(huì)由此受到影 響，而如果調(diào)整慢掃描方向特性，則快掃描方向特性也會(huì)由此受到影響。 因此，難以另人滿意地對(duì)兩個(gè)特性的能力都進(jìn)行調(diào)整。因此，對(duì)于本實(shí)施例，將不具有影響快掃描方向性能的特性的表面 形狀應(yīng)用于用來(lái)滿足慢掃描方向特性(例如，如前所述，在徑向偏移情 況下，慢掃描方向圖像平面曲率校正和掃描線曲率校正)的表面，并且 將不具有影響慢掃描方向性能的特性的表面形狀應(yīng)用于用來(lái)滿足快掃描 方向特性(線性度校正和快掃描方向圖像平面曲率校正)的表面，以下 將進(jìn)行介紹。因此，可以針對(duì)快掃描方向和慢掃描方向獨(dú)立地實(shí)施透鏡 性能的改進(jìn)。 公共f-e透鏡圖5表示關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的公共f-e透鏡。如圖5所示，在本實(shí)施例中，在公共f-e透鏡24中，如果激光束31 入射的表面是Sl并且發(fā)射激光束31的表面是S2，則入射表面Sl是變 形的非球面表面，而發(fā)射表面S2是y復(fù)曲面表面?，F(xiàn)在，在作為y復(fù)曲面表面的發(fā)射表面S2中，沿x方向，即沿慢掃 描方向的曲率總是不變，并且發(fā)射表面S2具有通過(guò)使以下介紹的由z(y) 表示的形狀圍繞y軸線旋轉(zhuǎn)而形成的表面形狀。艮口，如果CUY是在光軸原點(diǎn)處的快掃描方向曲率，K是二次曲線常 數(shù)，并且A、 B、 C和D是y軸方向的高次系數(shù)，則公共f-0透鏡24的 發(fā)射表面S2由以下方程表示z(力=_+ V +辦6+cy8 + zV0另外，如果CUX是在光軸原點(diǎn)處的慢掃描方向曲率，CUY是在光 軸原點(diǎn)處的快掃描方向曲率，Kx是沿慢掃描方向的二次曲線常數(shù)，Ky 是沿快掃描方向的二次曲線常數(shù)，AR、 BR、 CR和DR是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的偶 次系數(shù)，AP、 BP、 CP和DP是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的奇次系數(shù)，并且Q)是在光軸 原點(diǎn)處的慢掃描方向的曲率半徑，則公共f-e透鏡24的入射表面Sl由以 下方程表示<formula>formula see original document page 15</formula>圖6表示關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的單個(gè)f-e透鏡。如圖6所示，在本實(shí)施例中，在單個(gè)f-e透鏡28中，如果激光束31 入射的表面是Sl并且發(fā)射激光束31的表面是S2，則入射表面Sl是y 復(fù)曲面表面，而發(fā)射表面S2是通過(guò)用以x-y平面中的xl(y)用作峰值點(diǎn)而 產(chǎn)生的母線連接具有針對(duì)沿快掃描方向的位置y而確定的曲率半徑R(y) 的圓弧而形成的表面。該發(fā)射表面S2是母線彎曲并且在慢掃描方向上的
曲率沿著快掃描方向變化的表面。單個(gè)f-e透鏡28的入射表面si由與公共f-e透鏡24的上述發(fā)射表面S2相同的方程確定。另一方面，單個(gè)f-e透鏡28的發(fā)射表面S2由以下方程描述(H^))2+(Z- =，2C0是在光軸原點(diǎn)處的慢掃描方向的曲率半徑，B2n是慢掃描方向的曲率半徑相對(duì)于快掃描方向的高次系數(shù)，Xo、 A2n均是沿慢掃描方向的母線形狀。C0、 B2n、 XQ、 A2n在設(shè)計(jì)時(shí)作為變量處理。在獲得期望的特性之后，這些變量變成表示表面形狀的常數(shù)。如果改變?cè)谶@些方程中使用的變量CQ、 B2n、 XQ、 A^等，則它們根本不會(huì)影響快掃描方向特性，如下所述。因?yàn)槿缟纤鲆?guī)定發(fā)射表面S2的表面形狀，所以可以防止這樣的情況，即，在調(diào)整快掃描方向特性時(shí)影響慢掃描方向性能，或者在調(diào)整慢 掃描方向特性時(shí)影響快掃描方向性能。艮口，將不會(huì)提供影響快掃描方向性能的特性的表面形狀應(yīng)用于用來(lái) 滿足慢掃描方向特性(例如，如前所述，在徑向偏移時(shí)的慢掃描方向圖像平面曲率校正和掃描線曲率校正)的表面，即單個(gè)f-e透鏡的發(fā)射表面S2。相反地，將不會(huì)提供影響慢掃描方向性能的特征的表面形狀應(yīng)用于用來(lái)滿足快掃描方向特性(線性度校正和快掃描方向圖像平面曲率校正) 的表面。因此，可以針對(duì)快掃描方向和慢掃描方向獨(dú)立地實(shí)施透鏡能力 的改進(jìn)。 透鏡特性圖7至圖11C表示關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的顏色配準(zhǔn)特性和 成像特性的設(shè)計(jì)性能。如圖3A所示，在關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置中，使用形狀分別不
同的成對(duì)的單個(gè)f-e透鏡28用于外側(cè)兩種顏色(顏色Y和K)以及內(nèi)側(cè) 兩種顏色(顏色M和C)，并且各個(gè)特性在這兩個(gè)系統(tǒng)之間存在很大差別。以快掃描方向上的中心作為O，圖7示出了激光束31的掃描線的形 狀，圖8示出了線性度(倍率偏移)。如圖7所示，激光束31的形狀對(duì)于外側(cè)兩種顏色(顏色Y和K)以 及內(nèi)側(cè)兩種顏色(顏色M和C)來(lái)說(shuō)基本是平的，并且在整個(gè)掃描區(qū)域 上那些顏色的掃描線之間的偏移保持在幾個(gè)pm以下。對(duì)于掃描線的傾 斜，可以通過(guò)單個(gè)透鏡在與光軸垂直的平面中的旋轉(zhuǎn)調(diào)整而分別使各顏 色的掃描線一致。如圖8所示，外側(cè)兩種顏色(顏色Y和K)與內(nèi)側(cè)兩種顏色(顏色 M和C)之間在倍率變化特性上基本沒(méi)有差別，并且同樣在整個(gè)掃描區(qū) 域上可以保持在幾個(gè)微米以下。圖9表示以快掃描方向上的中心作為0的圖像平面曲率特性。如圖9所示，所有顏色的散焦值保持在峰到峰1.0mm之內(nèi)，從而良 好地校正了圖像平面曲率特性。因此，為了在保持經(jīng)向方向上的特性的同時(shí)調(diào)整徑向上的特性，使 用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，即，將不具有影響快掃描方向性能的特性的表面形 狀應(yīng)用于用來(lái)滿足慢掃描方向特性(例如，沿徑向的光束直徑校正)的 表面。因此，可以校正圖像平面曲率特性，而不會(huì)不利地影響經(jīng)向方向 特性。 —例如，如圖10A至10C所示，關(guān)于本實(shí)施例的單個(gè)f-0透鏡28的 S2表面的變量Co，即，在光軸原點(diǎn)處的慢掃描方向的曲率半徑以一5% 至+ 5%變化，并且針對(duì)這些情況比較快掃描方向特性(線性度和快掃描 圖像平面)和慢掃描方向圖像平面位置。這里，即使慢掃描方向圖像平 面位置如圖10C所示偏移，快掃描方向特性也幾乎不會(huì)改變，如圖10A 和10B所示。因此，可以在不影響快掃描特性的情況下移動(dòng)慢掃描方向 圖像平面位置?；蛘?，如圖11A至11C所示，關(guān)于本實(shí)施例的單個(gè)f-e透鏡28的 S2表面的變量A2，即，確定母線形狀的系數(shù)以一5%至+ 5%變化，并且
針對(duì)這些情況比較快掃描方向特性(線性度和快掃描圖像平面)和掃描 線形狀。這里，即使掃描線形狀如圖11C所示改變，快掃描方向特性也 幾乎不會(huì)改變，如圖11A和11B所示。因此，可以在不影響快掃描特性 的情況下調(diào)整掃描線形狀。 結(jié)論注釋在如上所述的本實(shí)施例中，將不具有影響快掃描方向性能的特性的 表面形狀應(yīng)用于用來(lái)滿足慢掃描方向特性(例如，在徑向偏移情況下的 慢掃描方向圖像平面曲率校正和掃描線曲率校正)的表面，并且將不具 有會(huì)影響慢掃描方向性能的特性的表面形狀應(yīng)用于用來(lái)滿足快掃描方向 特性(線性度校正和快掃描方向圖像平面曲率校正)的表面。因此，可 以針對(duì)快掃描方向和慢掃描方向獨(dú)立地調(diào)整透鏡的特性，從而追求光學(xué) 性能。其它注釋以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本發(fā)明絕不限于上述示 例，明顯的是，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)可以采用各種實(shí)施例。艮P，雖然本示例性實(shí)施例應(yīng)用于串聯(lián)式全色成像裝置，但這并不是 限制。顯而易見(jiàn)，例如還可以使用單色黑白成像裝置、三色或更少顏色 的成像裝置等。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源；第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件將從所述光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為平行光；偏轉(zhuǎn)元件，該偏轉(zhuǎn)元件使所述光沿快掃描方向偏轉(zhuǎn)以利用所述光以恒定速度掃描待掃描物體的表面；第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件將所述光引導(dǎo)至所述偏轉(zhuǎn)元件；以及第三光學(xué)元件，該第三光學(xué)元件將由所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的所述光聚焦到所述待掃描物體的所述表面上，所述第三光學(xué)元件的與所述光相交的表面中的至少一個(gè)表面包括僅影響圖像平面處的快掃描方向特性或慢掃描方向特性中的一個(gè)的表面形狀。
2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，入射至所述偏轉(zhuǎn)元件 的所述光相對(duì)于所述慢掃描方向以一角度入射。
3. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第三光學(xué)元件的 與所述光相交的表面中的所述至少一個(gè)表面包括校正沿所述慢掃描方向 的圖像平面曲率和掃描線曲率的表面形狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第三光學(xué)元件的與所述光相交的表面中的所述至少一個(gè)表面包括沿所述慢掃描方向校正沿著所述待掃描表面的掃描線形狀和聚焦特性的表面形狀，并且該表面形狀沿所述快掃描方向沒(méi)有透鏡光學(xué)能力，并且所述至少一個(gè)表面由以下方程描述， <formula>formula see original document page 2</formula>其中-坐標(biāo)由(x，y,z)表示，沿所述慢掃描方向的坐標(biāo)為X，沿所述快掃描方向的坐標(biāo)為y,而沿光軸方向的坐標(biāo)為z，Co是在光軸原點(diǎn)處的沿所述慢掃描方向的曲率半徑，B2n是慢掃描方 向的曲率半徑相對(duì)于所述快掃描方向的高次系數(shù)，Xo、 A^均是沿所述慢 掃描方向的母線形狀，所述至少一個(gè)表面是通過(guò)用以x-y平面中的xl(y)作為峰值點(diǎn)而產(chǎn)生 的母線連接具有針對(duì)沿所述快掃描方向的位置y而確定的曲率半徑R(y) 的圓弧而形成的表面。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第三光學(xué)元件包括多個(gè)透鏡。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)掃描裝置，其中，通過(guò)來(lái) 自多個(gè)所述光源的多個(gè)所述光對(duì)多個(gè)所述待掃描物體的多個(gè)所述待掃描 表面進(jìn)行掃描。
7. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第三光學(xué)元件包 括第一份透鏡，來(lái)自所述偏轉(zhuǎn)元件的光入射到該第一fO透鏡；以及第 二傷透鏡，從所述第一fO透鏡發(fā)射的光入射到該第二傷透鏡。
8. 如權(quán)利要求7所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第二fB透鏡的 發(fā)射表面包括不影響圖像平面處的所述快掃描方向特性而影響所述慢掃 描方向特性的表面形狀。
9. 如權(quán)利要求8所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第一fB透鏡的 入射表面是變形的非球面表面，所述第一 傷透鏡的發(fā)射表面是y復(fù)曲面 表面，并且所述第二fB透鏡的入射表面是y復(fù)曲面表面。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述 第三光學(xué)元件是通過(guò)模制而形成的模制透鏡。
11. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述第二光學(xué)元件 將多個(gè)所述光沿著與所述快掃描方向相交的所述慢掃描方向成一線引導(dǎo) 至所述偏轉(zhuǎn)元件。
12. —種成像裝置，該成像裝置包括 光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源；第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件將從所述光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為平行光；偏轉(zhuǎn)元件，該偏轉(zhuǎn)元件使所述光沿快掃描方向偏轉(zhuǎn)以利用所述 光以恒定速度掃描待掃描物體的表面；第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件將所述光引導(dǎo)至所述偏轉(zhuǎn)元件;以及第三光學(xué)元件，該第三光學(xué)元件將由所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的所述 光聚焦到所述待掃描物體的表面上，所述第三光學(xué)元件的與所述光相交 的表面中的至少一個(gè)表面包括僅影響圖像平面處的快掃描方向特性或慢 掃描方向特性中的一個(gè)的表面形狀；充電裝置，該充電裝置對(duì)所述物體的表面進(jìn)行充電； 顯影裝置，該顯影裝置使形成在所述物體的所述表面上的潛像顯影 以形成調(diào)色劑圖像；以及轉(zhuǎn)印裝置，該轉(zhuǎn)印裝置將所述調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)掃描裝置和一種成像裝置。該光學(xué)掃描裝置包括光源；第一光學(xué)元件，該第一光學(xué)元件將從所述光源發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為平行光；偏轉(zhuǎn)元件，該偏轉(zhuǎn)元件使所述光沿快掃描方向偏轉(zhuǎn)以利用所述光以恒定速度掃描待掃描物體的表面；第二光學(xué)元件，該第二光學(xué)元件將所述光引導(dǎo)至所述偏轉(zhuǎn)元件；以及第三光學(xué)元件，該第三光學(xué)元件將由所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的所述光聚焦到所述待掃描物體的表面上，所述第三光學(xué)元件的與所述光相交的表面中的至少一個(gè)表面包括僅影響圖像平面處的快掃描方向特性或慢掃描方向特性中的一個(gè)的表面形狀。
文檔編號(hào)G03G15/04GK101126838SQ200710103819
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者鈴木善之 申請(qǐng)人:富士施樂(lè)株式會(huì)社