專利名稱：光學(xué)掃描裝置及使用它的成象設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)掃描裝置和使用光學(xué)掃描裝置的成象設(shè)備。在這個(gè)方面，本發(fā)明例如適用于各種設(shè)備例如激光束打印機(jī)、數(shù)字復(fù)印機(jī)、多功能打印機(jī)等，這些設(shè)備具有電照相過(guò)程，其中光學(xué)調(diào)制的、光源裝置發(fā)生的單一光束或多根光束借助一個(gè)多面鏡(偏轉(zhuǎn)裝置)反射地偏轉(zhuǎn)，并且通過(guò)一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，一個(gè)被掃描的表面被光學(xué)掃描，從而在其上記錄圖象信息。
另一方面，本發(fā)明涉及光學(xué)掃描裝置和使用光學(xué)掃描裝置的成象設(shè)備，其中一光束以傾斜方向投射在一個(gè)垂直于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸的平面上，其中由于傾斜的入射角，在被掃描的一個(gè)表面上產(chǎn)生的掃描線彎曲度被修正，因而可以恒定地得到優(yōu)良的圖象。另外，本發(fā)明適用于具有一個(gè)或多個(gè)光學(xué)掃描裝置和相應(yīng)于有關(guān)顏色的多個(gè)載象構(gòu)件的彩色成象設(shè)備。
傳統(tǒng)上，在光學(xué)掃描裝置如激光束打印機(jī)(LBP)中，例如，按照?qǐng)D象信號(hào)光學(xué)調(diào)制、從光源裝置發(fā)出的光束由一個(gè)光學(xué)偏轉(zhuǎn)器定期的調(diào)制，光學(xué)偏轉(zhuǎn)器包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的多面鏡。然后，通過(guò)一個(gè)具有f-θ特性的光學(xué)掃描系統(tǒng)，光束被聚焦以便在一個(gè)感光記錄介質(zhì)(感光鼓)的表面上產(chǎn)生光點(diǎn)，并光學(xué)掃描該表面，從而進(jìn)行圖象記錄。
圖20是傳統(tǒng)的光學(xué)掃描裝置的主要部分的示意圖。
如該圖所示，從光源裝置91發(fā)出的發(fā)散光束被一個(gè)準(zhǔn)直儀透鏡轉(zhuǎn)變成一個(gè)大致平行光束。然后，光束由一個(gè)光闌93限制，然后，光束進(jìn)入一個(gè)柱面透鏡94，該透鏡只在分掃描方向上具有預(yù)定的折射率。關(guān)于在柱面透鏡94上入射的大致平行的光束，在一個(gè)主掃描剖面內(nèi)，光束照常存在、另一方面，在一個(gè)副掃描剖面內(nèi)，光束被收集而被成象為一個(gè)在包括一個(gè)多面鏡的偏轉(zhuǎn)裝置(光偏轉(zhuǎn)器)的偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)95a上的大致線性圖象。
由偏轉(zhuǎn)裝置95的偏轉(zhuǎn)表面95a偏轉(zhuǎn)的光束被引向一個(gè)感光鼓表面98，該表面是通過(guò)具有f-θ特性的光學(xué)掃描系統(tǒng)96被掃描的表面。通過(guò)在箭頭A的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置95，感光鼓表面98在箭頭B的方向上被光學(xué)掃描，從而在其上記錄圖象信息。
在如上所述的光學(xué)掃描裝置中，實(shí)現(xiàn)高精度的圖象信息記錄需要在整個(gè)被掃描的表面上滿意地修正場(chǎng)的曲率，需要在視角(掃描角)θ和圖象高度(與掃描中心的距離)Y之間存在個(gè)畸變特性(f-θ特性)，以及需要在圖象平面(被掃描表面)上在有關(guān)圖象高度上點(diǎn)的直徑是一致的。為滿足上述光學(xué)特性，對(duì)于光學(xué)掃描裝置或光學(xué)掃描系統(tǒng)曾提出過(guò)許多提議。
另一方面，在使用一個(gè)光學(xué)偏轉(zhuǎn)器掃描多根光束的情形中，為了分離在副掃描方向上的光束以滿足在掃描后將光束分別引導(dǎo)至相應(yīng)于不同顏色的各感光構(gòu)件上，需要將入射的光束以傾斜的方向(傾斜的入射角)投射到垂直于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸的平面上。如果一光束在偏轉(zhuǎn)裝置上是傾斜入射的，那么，它會(huì)引起稱為“掃描線彎曲”的現(xiàn)象，在被掃描的表面上掃描線發(fā)生彎曲。
具體來(lái)說(shuō)，在彩色成象設(shè)備的情形中，激光從光學(xué)掃描裝置投向四個(gè)感光構(gòu)件(感光鼓)以便在其上產(chǎn)生潛象，從而分別在相應(yīng)的感光構(gòu)件上產(chǎn)生Y(黃色)、M(品紅)、C(藍(lán)色)和Bk(黑色)顏色的原象，在各感光構(gòu)件上產(chǎn)生的Y，M，C，Bk的四色圖象在轉(zhuǎn)印材料如紙張上對(duì)準(zhǔn)地重疊。因此，如果在相應(yīng)于這些感光構(gòu)件的光學(xué)掃描裝置中出現(xiàn)掃描線彎曲，那么將會(huì)導(dǎo)致在四種顏色之間掃描線形狀的誤差，引起在轉(zhuǎn)印材料上得到的圖象中顏色位移。因此，圖象性能將顯著變劣。
為了解決掃描線彎曲的問(wèn)題，曾提出過(guò)一些光學(xué)掃描裝置。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第7-191272號(hào)表示一種光學(xué)掃描裝置，其中一光束以傾斜方向投向一個(gè)垂直于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸的平面。在該實(shí)例中，構(gòu)成光學(xué)掃描系統(tǒng)的光學(xué)掃描元件之一包括一個(gè)變形透鏡(anamorphic lens)，該透鏡在其主掃描剖面形狀中具有非球形形狀，在副掃描剖面中的曲率半徑與主掃描剖面無(wú)關(guān)地設(shè)定。另外，其光學(xué)軸線相對(duì)于偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)表面在副掃描方向上偏心地設(shè)置，從而修正掃描線彎曲。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第9-184991號(hào)表示一個(gè)實(shí)例，其中一個(gè)用作防塵玻璃板的平行平面板傾斜設(shè)置，從而修正掃描線彎曲。
總之上述技術(shù)涉及到以光學(xué)元件的偏心設(shè)置為基礎(chǔ)來(lái)修正掃描線彎曲，例如，在副掃描方向上移置一個(gè)光學(xué)掃描元件(光學(xué)成象元件)，例如，包括在一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)中的變形透鏡；或者傾斜一個(gè)光學(xué)元件如沒(méi)有成象功能的防塵玻璃。
但是，如果這種光學(xué)元件在光路中偏心地設(shè)置，雖然可以修正掃描線彎曲，但是，可能會(huì)改變其它光學(xué)特性。另外，光學(xué)元件的偏心量只是與一個(gè)特定的光束相關(guān)而具有對(duì)掃描線彎曲的修正作用，難于對(duì)多根光束同時(shí)修正掃描線彎曲。因此，與每一根光束相關(guān)，必須使用一個(gè)光學(xué)元件。在使用多根光束的情形中，必須使用分別相應(yīng)于這些光束的多個(gè)光學(xué)元件。這就引起構(gòu)件數(shù)目的增加。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第9-90254號(hào)表示一個(gè)實(shí)例，其中柱面透鏡的矢狀跟隨一個(gè)非圓柱形表面，因而穿過(guò)柱面透鏡的光束的波前相對(duì)于基準(zhǔn)球面在副掃描方向上在周邊上被延滯。
這個(gè)實(shí)例的基礎(chǔ)是，在副掃描方向上光束直徑小，使光束腰部變得偏離高斯圖象平面(Gaussimage plane)及由于散焦而光束直徑變化變大的情形中，用于防止圖象起草性能(image drafting performance)變劣的結(jié)構(gòu)。
例如，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文本第2002-148542號(hào)和第2002-162587號(hào)提出一種實(shí)例，其中，在只使用一個(gè)光偏轉(zhuǎn)器掃描多個(gè)光束的情形中，在光束之間設(shè)置相對(duì)于副掃描方向的高度差，并且在光束被投射到垂直于光偏轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)軸的平面上之后，它們被彼此分離。
但是，如果使用以光束高度差為基礎(chǔ)的分離，那將導(dǎo)致光偏轉(zhuǎn)器高度(厚度)的增加，或?qū)⒁饘?duì)制備分別相應(yīng)于光束的不同透鏡的需要。結(jié)構(gòu)就會(huì)變得很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光學(xué)掃描裝置和一種使用光學(xué)掃描裝置的成象設(shè)備，其中光束以傾斜的方向(傾斜的入射角)投射在一個(gè)垂直于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸的平面上，或者，其中光學(xué)掃描系統(tǒng)相對(duì)于副掃描方向偏心地設(shè)置，并且在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以顯著地改善所產(chǎn)生的任何掃描線彎曲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光學(xué)掃描裝置和一種使用它的成象設(shè)備，借助這種光學(xué)掃描裝置及成象設(shè)備可以將掃描線彎曲穩(wěn)定地保持得很小而不致限制光學(xué)元件如彎曲鏡的設(shè)置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種彩色成象設(shè)備，它包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)掃描裝置，所述光學(xué)掃描裝置布置成可穩(wěn)定地將掃描線彎曲保持得很小，以便保證穩(wěn)定地取得優(yōu)良的圖象而不致產(chǎn)生色偏移。
按照本發(fā)明的第一方面，為了實(shí)現(xiàn)上述至少一個(gè)目的，提供一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源裝置；偏轉(zhuǎn)裝置，其用于偏轉(zhuǎn)從所述光源裝置發(fā)出的光束；以及一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，其用于用被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束掃描被掃描表面；其中所述光學(xué)掃描系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)掃描元件，該光學(xué)掃描元件被設(shè)置成使被偏轉(zhuǎn)光束的主光線相對(duì)于副掃描方向通過(guò)一個(gè)除光軸外的部分，其中所述光學(xué)掃描元件具有一個(gè)矢狀非球形量改變表面，在該表面上矢狀非球形量沿所述光學(xué)掃描元件的主掃描方向改變，以及其中在整個(gè)被掃描表面上，使被偏轉(zhuǎn)光束所沖擊的沿副掃描方向的位置一致。
在本發(fā)明這個(gè)方面的一個(gè)推薦的形式中，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)被布置成在被掃描表面上的有效掃描范圍內(nèi)，使被偏轉(zhuǎn)光束所沖擊的沿副掃描方向的位置的偏差量保持在不大于10μm。
從所述光源裝置發(fā)生的光束可以入射在一個(gè)垂直于所述偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸的平面上，與其成一定角度。
在副掃描方向上，可以使被偏轉(zhuǎn)光束的主光線沖擊被掃描表面上的位置，與主光線穿過(guò)所述光學(xué)掃描元件的具有最大折射率(power)的表面的位置相比，更靠近所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的光軸。
所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可以具有一個(gè)或多個(gè)矢狀(sagittal)曲率半徑改變表面，在所述表面上，矢狀曲率半徑沿所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的主掃描方向改變。
所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可以由一個(gè)光學(xué)掃描元件構(gòu)成。
所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可以具有在副掃描方向上的折射率，它等于或大致等于所述矢狀非球形量改變表面的折射率。
在所述光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的折射率為φso，所述矢狀非球形量改變表面在副掃描方向上的折射率為φsi的情形中，可滿足0.9×φso≤φsi≤1.1×φso的關(guān)系。
光源裝置可以發(fā)出兩個(gè)或多個(gè)光束，在副掃描剖面內(nèi)，至少一個(gè)光束的主光線可經(jīng)過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的光軸的上側(cè)，而至少一個(gè)不同光束的主光線可經(jīng)過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的下側(cè)。
所述偏轉(zhuǎn)裝置可以偏轉(zhuǎn)多個(gè)光束，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可包括多個(gè)光學(xué)掃描元件，用于使被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束分別在相應(yīng)于所述光束的多個(gè)被掃描表面上成象，所述偏轉(zhuǎn)裝置可被多個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)共用。
在主掃描剖面內(nèi)，從所述偏轉(zhuǎn)裝置沿光軸至所述光學(xué)掃描元件的空氣轉(zhuǎn)化距離(air-converted distance)為P1，從所述光學(xué)掃描元件至被掃描表面的距離為P2，從所述偏轉(zhuǎn)裝置在軸線外至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為M1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為M2，那么可以滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>按照本發(fā)明的第二方面，提供一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如第一方面所述的光學(xué)掃描裝置；一個(gè)感光構(gòu)件，該感光構(gòu)件設(shè)置在前述被掃描表面的一個(gè)位置上；一個(gè)顯影裝置，其用于使所述光學(xué)掃描裝置掃描的光束在所述感光構(gòu)件上形成的靜電潛象顯影，產(chǎn)生一個(gè)墨粉圖象；一個(gè)轉(zhuǎn)印裝置，其用于將顯影的墨粉圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；以及一個(gè)定影裝置，用于將轉(zhuǎn)印的墨粉圖象固定在轉(zhuǎn)印材料上。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種成象設(shè)備，所述成象設(shè)備包括一個(gè)如第一方面所述的光學(xué)掃描裝置；以及一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從一個(gè)外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖象信號(hào)，并將圖象信號(hào)施加在所述光學(xué)掃描裝置上。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種彩色成象設(shè)備，所述彩色成象設(shè)備包括至少一個(gè)如第一方面所述的光學(xué)掃描裝置；以及多個(gè)載象構(gòu)件，在所述載象構(gòu)件準(zhǔn)備形成不同顏色的圖象。
在本發(fā)明的該方面的一個(gè)推薦形式中，還包括一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的彩色信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同顏色的圖象數(shù)據(jù)，并用于將圖象數(shù)據(jù)分別施加在相應(yīng)的光學(xué)掃描裝置上。
按照本發(fā)明的第五方面，提供一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源裝置；偏轉(zhuǎn)裝置，其用于偏轉(zhuǎn)從所述光源裝置發(fā)出的光束；以及一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，其用于用被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束掃描被掃描表面；其中所述光學(xué)掃描系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)掃描元件，該光學(xué)掃描元件被布置成在被掃描表面上且相對(duì)于副掃描方向，使在垂直于所述偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面上分別以一定的傾斜入射角γ和γ′(0≠γ＜γ′)入射的兩個(gè)光束的成象位置彼此大致對(duì)準(zhǔn)。
在本發(fā)明的該方面的一個(gè)推薦形式中，所述光學(xué)掃描元件具有一種光學(xué)功能，借助該光學(xué)功能，在被掃描表面上的有效掃描范圍內(nèi)，所述兩個(gè)光束所沖擊的位置沿副掃描方向的偏差量可保持在不大于10μm。
所述光學(xué)掃描元件可以設(shè)置成當(dāng)所述光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的聚焦長(zhǎng)度(focus length)為fs時(shí)，在光束傾斜入射角不大于γ的整個(gè)區(qū)域上，在副掃描方向上的球面象差不大于0.05fs。
所述光學(xué)掃描元件可設(shè)置成相對(duì)于副掃描方向，由所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束的主光線經(jīng)過(guò)一個(gè)非光軸的部分，并且所述光學(xué)掃描元件可以具有一個(gè)矢狀非球面量改變表面(sagittal aspherical amountchanging surface)，在該表面中，矢狀(sagittal)的非球形量沿所述光學(xué)掃描的主掃描方向改變。
所述光學(xué)掃描元件可以設(shè)置成相對(duì)于副掃描方向，由所述偏轉(zhuǎn)裝置反射地偏轉(zhuǎn)的光束的主光線經(jīng)過(guò)一個(gè)非光軸的部分，并且所述光學(xué)掃描元件可具有一個(gè)折射部分，該折射部分具有在副掃描方向上的非球形表面功能。
所述光學(xué)掃描元件可以具有一個(gè)或多個(gè)矢狀曲率半徑改變表面，在該表面中矢狀曲率半徑沿所述光學(xué)掃描元件的主掃描方向改變。
所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可以由一個(gè)光學(xué)掃描元件構(gòu)成。
所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可以具有一個(gè)在副掃描方向上的折射率，該折射率等于或大致等于所述矢狀非球面量改變表面的折射率。
當(dāng)所述光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的折射率為φso，所述矢狀非球面量改變表面在副掃描方向上的折射率為φsi時(shí)，可以滿足0.9×φso≤φsi≤1.1×φso的關(guān)系。
所述光學(xué)掃描元件可以設(shè)置成在副掃描方向上，由所述偏轉(zhuǎn)裝置反射地偏轉(zhuǎn)的光束的主光線經(jīng)過(guò)一個(gè)非光軸的部分，而且通過(guò)所述掃描元件的多個(gè)表面的彎曲，在副掃描方向上的球面聚差可以在傾斜入射角不大于γ的整個(gè)區(qū)域上被修正。
光源裝置可以發(fā)出兩個(gè)或更多光束，并且在副掃描剖面內(nèi)，至少一個(gè)光束的主光線經(jīng)過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描元件的光軸的上側(cè)，而另一光束的主光線經(jīng)過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描元件的光軸的下側(cè)。
所述偏轉(zhuǎn)裝置可以偏轉(zhuǎn)多個(gè)光束，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)可以包括多個(gè)光學(xué)掃描元件，用于在分別相應(yīng)于各光束的多個(gè)被掃描的表面上使由所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束成象，并且所述偏轉(zhuǎn)裝置可以被多個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)共用。
傾斜的入射角γ可以滿足0°＜γ＜10°的關(guān)系。
在主掃描剖面內(nèi)從所述偏轉(zhuǎn)裝置沿光軸至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為P1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描的表面的距離為P2，從所述偏轉(zhuǎn)裝置在軸線外至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為M1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為M2的情形中，可以滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>按照本發(fā)明的第六方面，提供一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如第五方面所述的光學(xué)掃描裝置；一個(gè)感光構(gòu)件，該感光構(gòu)件設(shè)置在如上所述的被掃描表面的一個(gè)位置上；一個(gè)顯影裝置，其用于將被所述光學(xué)掃描裝置掃描的光束在所述感光構(gòu)件上形成的靜電潛象顯影，形成一個(gè)墨粉圖象；一個(gè)轉(zhuǎn)印裝置，其用于將被顯影的墨粉圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；以及一個(gè)定影裝置，其用于將被轉(zhuǎn)印的墨粉圖象固定在轉(zhuǎn)印材料上。
按照本發(fā)明的第七方面，提供一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如第五方面所述的光學(xué)掃描裝置；以及一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象信號(hào)，并且用于將圖象信號(hào)施加在所述光學(xué)掃描裝置上。
按照本發(fā)明的第八方面，提供一種彩色成象設(shè)備，該彩色成象設(shè)備包括至少一個(gè)如第五方面所述的光學(xué)掃描裝置；以及多個(gè)載象構(gòu)件，每個(gè)載象構(gòu)件設(shè)置在用所述光學(xué)掃描裝置掃描的被掃描表面的一個(gè)位置上，以便在其上承載在其上形成的不同顏色的圖象。
在本發(fā)明的該方面的一個(gè)推薦的形式中，還包括一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的彩色信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同顏色的圖象數(shù)據(jù)，并用于將圖象數(shù)據(jù)分別施加在相應(yīng)的光學(xué)掃描裝置上。
按照本發(fā)明的第九方面，提供一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源裝置；偏轉(zhuǎn)裝置；以及光學(xué)掃描器；其中多個(gè)來(lái)自所述光源裝置的光束被引至所述偏轉(zhuǎn)裝置，所述多個(gè)光束從所述偏轉(zhuǎn)裝置分別被引至由所述光學(xué)掃描器掃描的相應(yīng)表面，以及其中所述光學(xué)掃描器包括一個(gè)具有變形表面的光學(xué)掃描元件，所述光學(xué)掃描元件在主掃描剖面內(nèi)具有一個(gè)表面，該表面為非球形表面。
在本發(fā)明的該方面的一個(gè)推薦的形式中，在副掃描剖面中，多個(gè)光束傾斜地入射在所述偏轉(zhuǎn)裝置的一個(gè)偏轉(zhuǎn)表面上。
所述光學(xué)掃描元件的至少一個(gè)表面可以具有相對(duì)于副掃描方向的非球形表面功能。
所述光學(xué)掃描元件可用于將所述多個(gè)光束從所述偏轉(zhuǎn)裝置分別引至被掃描的表面。
所述光學(xué)掃描元件在主掃描剖面中的一個(gè)非球形表面可以是設(shè)置在光線進(jìn)入側(cè)的表面。
所述光學(xué)掃描元件在主掃描剖面中的一個(gè)非球形表面的非球形表面形狀可以沒(méi)有曲率變化中的拐點(diǎn)。
所述光學(xué)掃描元件可以是通過(guò)塑料模制而制成的元件。
所述光源裝置可以包括一個(gè)光束激光器。
在所述光學(xué)掃描元件在副掃描方向上的折射率為φso，所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面在副掃描方向上的折射率為φsi的情形中，可以滿足0.9×φso≤φsi≤1.1×φso的關(guān)系。
在從所述偏轉(zhuǎn)裝置沿光軸至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為P1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為P2，從所述偏轉(zhuǎn)裝置在軸線外至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為M1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為M2的情形中，可以滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>在副掃描剖面內(nèi)，所述光學(xué)掃描元件的光線進(jìn)入表面可以具有平面形狀。
按照本發(fā)明的第十方面，提供一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如第九方面所述的光學(xué)掃描裝置；一個(gè)感光構(gòu)件，該感光構(gòu)件設(shè)置在如前所述的被掃描表面的一個(gè)位置上；一個(gè)顯影裝置，其用于使所述光學(xué)掃描裝置掃描的光束在所述感光構(gòu)件上形成的靜電潛象顯影，以形成一個(gè)墨粉圖象；一個(gè)轉(zhuǎn)印裝置，其用于將被顯影的墨粉圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；以及一個(gè)定影裝置，其用于將被轉(zhuǎn)印的墨粉圖象固定在轉(zhuǎn)印材料上。
按照本發(fā)明的第十一方面，提供一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如第九方面所述的光學(xué)掃描裝置；以及一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)，并用于將圖象數(shù)據(jù)施加在所述光學(xué)掃描裝置上。
按照本發(fā)明的第十二方面，提供一種彩色成象設(shè)備，該彩色成象設(shè)備包括至少一個(gè)如第九方面所述的光學(xué)掃描裝置；其中所述或每個(gè)光學(xué)掃描裝置用于分別相關(guān)于相應(yīng)于不同顏色的相應(yīng)一個(gè)感光構(gòu)件記錄圖象信息。
現(xiàn)在對(duì)照下述附圖參閱對(duì)本發(fā)明推薦實(shí)施例的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1A是本發(fā)明第一實(shí)施例中的主掃描剖視圖。
圖1B是本發(fā)明第一實(shí)施例中的副掃描剖視圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例中沿副掃描方向主要部分的示意圖。
圖3表示在本發(fā)明第一實(shí)施例中的矢狀非球形量。
圖4表示在本發(fā)明第一實(shí)施例中的矢狀非球形量。
圖5表示在本發(fā)明第一實(shí)施例中的矢狀非球形量。
圖6的示意圖用于說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例中表面的細(xì)部結(jié)構(gòu)。
圖7的示意圖用于說(shuō)明在本發(fā)明第一實(shí)施例中，表面的矢狀非球形量的變化。
圖8的示意圖用于說(shuō)明在本發(fā)明第一實(shí)施例中，表面的矢狀非球形量的變化。
圖9A和9B的曲線圖分別用于說(shuō)明在本發(fā)明第一實(shí)施例中的象差。
圖10A和10B的曲線圖分別用于說(shuō)明在本發(fā)明第一實(shí)施例中的被照射位置和掃描線彎曲。
圖11的示意圖用于說(shuō)明在本發(fā)明第一實(shí)施例中的子午形狀。
圖12A是本發(fā)明第二實(shí)施例中沿副掃描方向的主要部分的示意圖。
圖12B是本發(fā)明第二實(shí)施例中沿副掃描方向的主要部分的示意圖。
圖13表示在本發(fā)明第二實(shí)施例中的矢狀非球形量。
圖14表示在本發(fā)明第二實(shí)施例中的矢狀非球形量。
圖15表示在本發(fā)明第二實(shí)施例中的矢狀非球形量。
圖16A和16B的曲線圖分別用于說(shuō)明在本發(fā)明第一實(shí)施例中的被照射位置和掃描線彎曲。
圖17A是本發(fā)明第三實(shí)施例中的主掃描剖視圖。
圖17B是本發(fā)明第三實(shí)施例中的副掃描剖視圖。
圖18是按照本發(fā)明的成象設(shè)備的主要部分的示意圖。
圖19是按照本發(fā)明的彩色成象設(shè)備的主要部分的示意圖。
圖20是傳統(tǒng)的光學(xué)掃描裝置的立體圖。
圖21A和21B的曲線圖分別用于說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)于一個(gè)比較實(shí)例的球面象差。
圖22A和22B的曲線圖分別用于說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的象差。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在對(duì)照附圖描述本發(fā)明的推薦實(shí)施例。[實(shí)施例1]圖1A是按照本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的主要部分在主掃描方向上的剖視圖(主掃描剖視圖)。圖1B是第一實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的剖視圖(分掃描剖視圖)。
這里，術(shù)語(yǔ)“主掃描方向”是指垂直于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸和光學(xué)掃描元件的光軸的方向(即，光束被偏轉(zhuǎn)裝置反射地偏轉(zhuǎn)(反射地被掃描)的方向)。術(shù)語(yǔ)“副掃描方向”是指平行于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)軸的方向。術(shù)語(yǔ)“主掃描剖面”是指含有光學(xué)掃描系統(tǒng)的光軸的平面。術(shù)語(yǔ)“副掃描剖面”是指垂直于主掃描剖面的剖面。
在圖1A和1B中，附圖標(biāo)記1表示一個(gè)作為光源裝置的半導(dǎo)體激光器。來(lái)自半導(dǎo)體激光器1的一個(gè)或多個(gè)發(fā)散光束由一個(gè)準(zhǔn)直透鏡2轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐虼笾缕叫械墓馐?可以是收斂光束或發(fā)散光束)。其后，一個(gè)光闌3限制光束直徑以提供一個(gè)需要的點(diǎn)直徑。附圖標(biāo)記4表示只在分掃描方向上具有折射率的柱面透鏡，其用于相鄰于偏轉(zhuǎn)裝置5(下文將描述)的偏轉(zhuǎn)表面5a，將光線成象為一個(gè)在平行于主掃描剖面的方向上延伸的直線圖象。附圖標(biāo)記5表示上述偏轉(zhuǎn)裝置，該偏轉(zhuǎn)裝置包括一個(gè)例如具有4個(gè)面的多面鏡(它也可具有多于4個(gè)表面)。多面鏡5在箭頭A的方向上恒速轉(zhuǎn)動(dòng)。
附圖標(biāo)記6表示一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，該光學(xué)掃描系統(tǒng)包括一個(gè)具有f-θ特性的光學(xué)掃描元件(f-θ透鏡)。它用于在感光鼓(感光構(gòu)件)8的表面(作為被掃描表面)上使被偏轉(zhuǎn)裝置5反射式偏轉(zhuǎn)的被偏轉(zhuǎn)光束成象。它也用于修正偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面5a的表面傾斜。在下文中，光學(xué)掃描系統(tǒng)6也被稱為光學(xué)掃描元件。更具體來(lái)說(shuō)，被偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面5a反射地偏轉(zhuǎn)的被偏轉(zhuǎn)光束通過(guò)光學(xué)掃描系統(tǒng)6被引至感光鼓表面8。通過(guò)在箭頭A的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)多面鏡5，感光鼓表面8在箭頭B的方向上被光學(xué)掃描。以這種方式掃描線被限定在感光鼓表面上，從而進(jìn)行圖象記錄。
如圖1B所示，在第一實(shí)施例中，從光源裝置1發(fā)出的光束從斜下方以相對(duì)于副掃描方向的角γ被投射到偏轉(zhuǎn)表面5a上，光線在光學(xué)掃描元件6上入射，該光學(xué)掃描元件是一個(gè)由玻璃或合成樹脂制成的元件。光學(xué)掃描元件6用于使被偏轉(zhuǎn)的光束在被掃描表面8上成象為一個(gè)點(diǎn)。
下面的表格1表示在第一實(shí)施例中光學(xué)構(gòu)件的光學(xué)配置。
表格1表面間距 位置多面偏轉(zhuǎn)表面51.45mm 0.00mmF-θ透鏡進(jìn)入表面17.90mm 51.45mmF-θ透鏡射出表面147.28mm 69.35mm被掃描表面216.63mm下面的表格2表示在第一實(shí)施例中光學(xué)掃描元件6的進(jìn)入表面和射出表面的形狀。
表格2

在圖2的副掃描剖視圖中表示按照本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)的光路。
如圖1B和2所示，在第一實(shí)施例中，從光源裝置1發(fā)出的光束從斜下方以相對(duì)于副掃描方向的角γ被投射到偏轉(zhuǎn)表面5a上，光線在光學(xué)掃描元件6上入射，光學(xué)掃描元件是玻璃或合成樹脂制成的一個(gè)元件。光學(xué)掃描元件6具有一個(gè)變形表面，用于將被偏轉(zhuǎn)的光束在被掃描表面8上成象為一個(gè)點(diǎn)或基本為一個(gè)點(diǎn)。
圖6表示在第一實(shí)施例中使用的光學(xué)掃描元件6的方案。
光學(xué)掃描元件6的光線進(jìn)入表面6a和光線射出表面6b中的每一個(gè)的子午線形狀被一個(gè)非球形表面限定，可由一個(gè)高達(dá)10階的函數(shù)表示。例如，如圖6所示，假定光學(xué)掃描元件6和光軸La的交點(diǎn)取為原點(diǎn)O1，光軸方向取為X軸線，在主掃描剖面(X-Y平面)內(nèi)垂直于光軸的軸線取為Y軸線，垂直于X-Y平面的一個(gè)方向取為Z軸線。在這種情形中，在相應(yīng)于主掃描方向(Y方向)的子午線方向中子午線Xa可被表達(dá)為下式Xa=Y2R1+1-(1+K)(YR)2+B4×Y4+B6×Y6+B8×Y8+B10×Y10----(a)]]>式中R為子午線的曲率半徑，K，B4，B6，B8，B10，B12，B14和B16是非球面系數(shù)。
另外，在相應(yīng)于副掃描方向的矢狀方向(sagittal direction)上的矢狀形狀光學(xué)掃描系統(tǒng)可以由下式表達(dá)S=Z2Rs′1+1-(1-ZRs′)2----(b)]]>式中S是在一個(gè)平面內(nèi)限定的矢狀形狀，該平面含有一個(gè)在子午線方向上每個(gè)位置Y上的子午線的法線，并且該平面垂直于主掃描剖面(X-Y平面)。
這里，在與光軸La間隔一個(gè)距離Y的位置Y上在副掃描方向上，且在主掃描方向上的曲率半徑(矢狀曲率半徑)Rs*可以由下式表達(dá)Rs*＝Rs×(1+D2×Y2+D4×Y4+D6×Y6+D8×Y8+D10×Y10)式中Rs是在光軸La上的矢狀曲率半徑，D2，D4，D6，D8和D10為矢狀變化系數(shù)。它是所述表面，其中下述值X作為矢狀方向上的非球面分量加到上述等式(a)上X＝(C1+C2Y2+C3Y4)Z4雖然在第一實(shí)施例中，表面形狀是由上述各式限定的，但是，本發(fā)明并不局限于使用上述各式，而是可以使用任何可以描述在矢狀方向上的非球面分量的其它方程式。
另外，在第一實(shí)施例中光學(xué)掃描元件6的每個(gè)表面并不提供在副掃描方向上的移動(dòng)或傾斜。被引向被掃描表面8的端部的被偏轉(zhuǎn)光束被多面鏡5的偏轉(zhuǎn)表面5a反射地偏轉(zhuǎn)的位置5a1被設(shè)置在與光學(xué)掃描元件6的光軸La相同的高度上。
如表格2所示，光學(xué)掃描系統(tǒng)6的進(jìn)入表面6a包括一個(gè)只在主掃描方向上具有折射率的柱面，其中子午線形狀是非球形表面形狀(非弓形形狀)，而矢狀形狀是一個(gè)平面(直線)。光學(xué)掃描系統(tǒng)6的射出表面6b包括一個(gè)矢狀曲率半徑改變表面，其中子午線形狀是弓形，而矢狀形狀為沿子午線方向，曲率半徑當(dāng)變得離開(kāi)光軸時(shí)連續(xù)地變化。另外，射出表面是由一個(gè)矢狀曲率半徑改變表面限定的，其中它具有一個(gè)在光軸上的弓形形狀，但在離開(kāi)光軸的部分具有非球形表面形狀(非弓形形狀)，其中沿子午線方向，當(dāng)變得離開(kāi)光軸時(shí)非球形量改變。
另外，關(guān)于在主掃描剖面內(nèi)光學(xué)掃描元件6的非球形表面的非球形形狀，它是由一個(gè)沒(méi)有曲率變化的拐點(diǎn)的表面限定的。
下面對(duì)照?qǐng)D2的第一實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置沿副掃描方向方向的示意圖進(jìn)行描述。
在第一實(shí)施例中，從光源裝置1射出的光束Li在偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面5a上以在副掃描方向上相對(duì)于主掃描剖面的角γ＝3(度)入射。另外，由偏轉(zhuǎn)表面5a反射的被偏轉(zhuǎn)光束Ld在副掃描方向上相對(duì)于主掃描剖面以角γ＝3(度)在光學(xué)掃描元件6上入射。因此，被偏轉(zhuǎn)的光束Ld的主光線(點(diǎn)劃線)到達(dá)并經(jīng)過(guò)進(jìn)入表面6a和射出表面6b的位置，寬闊遠(yuǎn)離矢狀光軸(或子午線)La。在透鏡表面上的經(jīng)過(guò)位置和離開(kāi)光軸La的距離Zlens在子午線位置(Zlens＝0)上方，這就意味著Zlens＞＞0。
在第一實(shí)施例中，被偏轉(zhuǎn)的光束Ld沖擊在光學(xué)掃描元件6上的沿副掃描方向的位置Za的距離Zlens為Zlens＝2.73mm，而光線到達(dá)射出表面6b的位置Zb的距離Zlens為Zlens＝3.34mm。
穿過(guò)光學(xué)掃描元件6的被偏轉(zhuǎn)光束Ld借助光學(xué)掃描元件6的光線收集功能在表面8上被成象為一個(gè)點(diǎn)。
如上所述，在被偏轉(zhuǎn)的光束Ld的主光線經(jīng)過(guò)一個(gè)離開(kāi)子午線(或矢狀光軸)La的位置的情形中，穿過(guò)光學(xué)掃描元件6的光束借助透鏡的折射率(折射本領(lǐng))被向下偏轉(zhuǎn)。
在這種情形中，如果光學(xué)掃描系統(tǒng)6的結(jié)構(gòu)設(shè)置不合適，光線在到達(dá)被掃描表面8之前與光軸La相交，因而在被掃描表面8上，它沖擊在主掃描剖面下面的一個(gè)位置上。這里，在被偏轉(zhuǎn)的光束Ld沖擊在被掃描表面8上的沿副掃描方向的位置被稱為“被照射位置Zo”，而與光軸La的距離被稱為“Zimage”。
這里，被偏轉(zhuǎn)的光束Ld沖擊在光學(xué)掃描系統(tǒng)6的進(jìn)入表面6a和射出表面6b上的沿副掃描方向的位置，在該位置上折射率(折射本領(lǐng))受到影響而向下偏轉(zhuǎn)被偏轉(zhuǎn)的光束Ld，該位置不同于圖象高度。因此，會(huì)引起下述問(wèn)題被照射位置Zo的距離Zimage不變?yōu)榫鶆?，因而?dǎo)致所謂的“掃描線彎曲”。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，在按照本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置中，作為構(gòu)成光學(xué)掃描系統(tǒng)的單一元件的光學(xué)掃描元件6的射出表面6b是由上述式(b)的矢狀形狀光學(xué)掃描系統(tǒng)和圖6的數(shù)值限定的一個(gè)矢狀非球形量改變表面形成的。這里，術(shù)語(yǔ)“矢狀非球形改變表面”是指一個(gè)表面，在該表面中，矢狀非球形量ΔXz隨著變得離開(kāi)透鏡表面的光軸La而改變。
這里，術(shù)語(yǔ)“矢狀非球形量ΔXz”是指如在圖6中所示的量ΔXz，在不處于子午線上(不在矢狀光軸上)的沿副掃描方向的一定位置Zlens上，透鏡表面從基礎(chǔ)矢狀曲率半徑Rs*位移。所述的“矢狀非球形量ΔXz改變”的意思是，在沿副掃描方向的相同位置Zlens(Zlens≠0)上，矢狀非球形量ΔXz隨著沿子午線方向的位置Y改變。即，它意味著一種狀態(tài)dΔXz/dY≠0。
圖3表示在第一實(shí)施例中，光學(xué)掃描元件6的射出表面6b的矢狀非球形量ΔXz的變化情形。圖4表示沿子午線方向(Y值)，在離開(kāi)矢狀光軸一個(gè)距離Z處，矢狀非球形量ΔXz的改變情形，即，在圖7中的位置ZRa上的矢狀非球形量ΔXz。圖5表示在沿子午線方向離開(kāi)射出表面6b的光軸La一個(gè)距離Y處，矢狀非球形量ΔXz的變化情形，即，在圖8中位置YRa上的矢狀非球形量ΔXz。
在第一實(shí)施例中，射出表面6b在光軸La上的矢狀形狀被制成弓形，在沿子午線方向離開(kāi)光軸La的一個(gè)部分中，矢狀形狀被制成非弓形(非球形)。另外，如圖4所示，射出表面6b被限定成矢狀非球形量改變表面，在子午線方向上，矢狀非球形量ΔXz隨著遠(yuǎn)離光軸La而逐漸增加，在這個(gè)過(guò)程中達(dá)到峰值后，逐漸減小。
另外，如圖5所示，矢狀非球形量增加成使其在射出表面6b離開(kāi)光軸La的部分隨著在副掃描方向上變得遠(yuǎn)離矢狀光軸La而逐漸增加。這里，正號(hào)的意思是從基礎(chǔ)弓形形狀向著被掃描表面的位移。
矢狀非球形量改變表面使得矢狀非球形折射率(sagittal asphericalpower)隨著在射出表面6a上沿子午線方向變得遠(yuǎn)離光軸La而逐漸從零減小，并且在射出表面6b離開(kāi)光軸La的部分，矢狀非球形折射率隨著在副掃描方向上變得遠(yuǎn)離矢狀光軸La而逐漸減小。
另外，被增加的矢狀非球形折射率是一個(gè)很小的折射率，大約為基礎(chǔ)弓形形狀的1/100，矢狀非球形表面只對(duì)修正掃描線彎曲有效，而對(duì)在副掃描方向上的場(chǎng)曲率(field curvature)而實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)。
圖9A和9B表示在第一實(shí)施例中的象差。
在主掃描方向上的場(chǎng)曲率在±0.6mm的范圍內(nèi)。在副掃描方向上的場(chǎng)曲率在±0.3mm的范圍內(nèi)。因此，它們受到良好的修正。另外，畸變象差(f-θ特性)在±0.3％的范圍內(nèi)，圖象高度偏差在±0.08mm的范圍內(nèi)，它們受到良好的修正。
因此，與根據(jù)基礎(chǔ)弓形形狀提供光線收集功能為基礎(chǔ)的對(duì)在副掃描方向上的場(chǎng)曲率的修正分開(kāi)，通過(guò)非球形效果可以對(duì)在被掃描表面上的被照射位置進(jìn)行控制。由于其非球形表面作用，引向不同圖象高度的被偏轉(zhuǎn)光線的照射位置Zoa可均勻地與在中央圖象高度上的被照射位置Zo對(duì)準(zhǔn)。即，在副掃描方向上的場(chǎng)曲率和掃描線彎曲可彼此獨(dú)立地被修正。關(guān)于套準(zhǔn)，更具體來(lái)說(shuō)，它被完成，在副掃描方向上的位置偏差不大于10μm、最好不大于5μm。
圖10A和10B表示與比較實(shí)例相比較，在按照本發(fā)明第一實(shí)施例中的被照射位置和掃描線彎曲。對(duì)比實(shí)例的光學(xué)掃描裝置具有一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)而沒(méi)有第一實(shí)施例的非球形表面效果。掃描線彎曲是在中央圖象高度和其它圖象高度之間由被照射位置偏差限定的。
如圖10A和10B所示，在相應(yīng)于光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸的中央圖象高度上的被照射位置。在第一實(shí)施例和對(duì)比實(shí)例中都是Zimage＝0.1819mm，該位置在矢狀光軸上方。
與中央圖象高度對(duì)比，在對(duì)比實(shí)例中，在端部圖象高度上的被照射位置被向下位移，產(chǎn)生了11μm的掃描線彎曲。與其對(duì)照，在第一實(shí)施例中，在不同圖象高度上的被照射位置是一致的，掃描線彎曲被修正至5.0μm的足夠小的數(shù)量。
從上面的描述可以看出，通過(guò)在子午線方向上隨著與光軸La變遠(yuǎn)來(lái)改變矢狀非球形量ΔXz，可以使在每個(gè)圖象高度上的被照射位置均勻一致，并可顯著改善掃描線彎曲。
另外，在按照第一實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置中，由于在副掃描方向上，使在被掃描表面8上的被照射位置與位置Za或Zb相比較更靠近矢狀光軸La(在位置Za或Zb上被偏轉(zhuǎn)光束Ld到達(dá)進(jìn)入表面6a或射出表面6b)，因而能夠更為滿意地修正掃描線彎曲。
下面描述構(gòu)成第一實(shí)施例的光學(xué)掃描系統(tǒng)的單一的光學(xué)掃描元件6。進(jìn)入表面6a是只在主掃描方向上具有折射率的柱面。射出表面6b是一個(gè)矢狀曲率半徑改變表面，其中子午線具有弓形形狀，而矢狀具有凸形形狀，其中曲率半徑的絕對(duì)值隨著在子午線方向上變得遠(yuǎn)離光軸而逐漸增加。另外，在主掃描方向兩側(cè)，夾頭光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸，矢狀曲率半徑非對(duì)稱地改變。如上所述，光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的總折射率(折射本領(lǐng))集中于射出表面6b。
更具體來(lái)說(shuō)，總折射率的90％或更多被集中。也就是說(shuō)，在光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的折射率為φso，在副掃描方向上矢狀非球形量改變表面的折射率為φsi的情況下，所述結(jié)構(gòu)布置成滿足下式0.9×φso≤φsi≤1.1×φso圖11是第一實(shí)施例在主掃描方向上的主要部分的示意圖。
圖11所示的射出表面6b的子午線形狀為下述的弓形如果沿光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸，從主掃描方向上被偏轉(zhuǎn)光束被偏轉(zhuǎn)表面5a偏轉(zhuǎn)的位置至被偏轉(zhuǎn)光束到達(dá)射出表面6b的位置的距離為P1，從被偏轉(zhuǎn)光束到達(dá)射出表面6b的位置至它沖擊在被掃描表面的位置的距離為P2，那么，關(guān)于被偏轉(zhuǎn)光束被引至在被掃描表面8上的所有圖象高度的光路，它們之間的比P2/P1變得大致恒定(P2/P1＝常數(shù))，或者，它變成在一個(gè)一定的值的±10％的范圍內(nèi)。例如，關(guān)于被偏轉(zhuǎn)光束引至圖象高度的一個(gè)端部位置Ip來(lái)說(shuō)，如果從被偏轉(zhuǎn)光束Ld被偏轉(zhuǎn)表面5a反射的位置至被偏轉(zhuǎn)光束La到達(dá)射出表面6b的位置的距離為M1，從被偏轉(zhuǎn)光束Ld到達(dá)射出表面6b的位置至它到達(dá)被掃描表面8的位置的距離為M2，那么，子午線形狀被確定成使其間的比值M2/M1變成大致等于P2/P1(M2/M1≈P2/P1，更具體來(lái)說(shuō)，在±10％的范圍內(nèi))。也就是說(shuō)，它被確定成滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>雖然在第一實(shí)施例中，光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的總折射率(折射本領(lǐng))被集中于射出表面6b，但是，可以一致地完成下述兩者使在副掃描方向上的場(chǎng)曲率通過(guò)上述子午線形狀變?yōu)榫鶆蛞恢?，以及使在副掃描方向上的?cè)向放大率(magnification)βs均勻在大致恒定的值上。光學(xué)掃描系統(tǒng)6的副掃描放大率在第一實(shí)施例中為βs＝-2.31X。
采用這種布置，即使由于制造誤差或裝配誤差，光學(xué)掃描元件6被移動(dòng)或傾斜，在副掃描方向上產(chǎn)生偏心率，也可以保持關(guān)于掃描線彎曲的設(shè)計(jì)(初始)性能。
也就是說(shuō)，按照第一實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置，掃描線彎曲能夠在被掃描表面8的整個(gè)圖象高度上滿意地被修改，另外，即使在副掃描方向上出現(xiàn)光學(xué)掃描構(gòu)件6的任何偏心度，也能夠恒定地保持優(yōu)良的掃描線彎曲性能。因此，第一實(shí)施例提供了一種光學(xué)掃描裝置，借助該光學(xué)掃描裝置，掃描線彎曲可被穩(wěn)定地修正，可恒定地得到高質(zhì)量的圖象。
第一實(shí)施例涉及一個(gè)實(shí)例，在該實(shí)例中，從光源裝置1發(fā)出的光束以相對(duì)于主掃描剖面的傾斜的入射角γ投射到偏轉(zhuǎn)裝置上，并且被引至被掃描表面8的端部的被偏轉(zhuǎn)光束，被多面鏡5的偏轉(zhuǎn)表面反射地偏轉(zhuǎn)，使其與光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸相同的水平進(jìn)行。但是，本發(fā)明并不局限于這個(gè)實(shí)例。作為一種替代實(shí)例，被引至所有圖象高度的被偏轉(zhuǎn)光束被偏轉(zhuǎn)表面5a反射地偏轉(zhuǎn)的位置可被限定在光軸的上方。在這種情形中仍能夠很好地取得有利的效果。
另外，雖然在第一實(shí)施例所涉及的光學(xué)掃描裝置中只光學(xué)掃描一根光束，但是，本發(fā)明并不局限于此。在多光束型光學(xué)掃描裝置中，2，3，4或更多根光束同時(shí)光學(xué)掃描，基本上也可取得相同的有利效果。
另外，雖然在第一實(shí)施例所涉及的實(shí)例中，光學(xué)掃描系統(tǒng)只設(shè)有一個(gè)光學(xué)掃描元件，但是，本發(fā)明并不局限于此。光學(xué)掃描系統(tǒng)可以包括多個(gè)光學(xué)部件如光學(xué)掃描元件或成象鏡。這樣的光學(xué)掃描元件的至少一個(gè)表面可以制成矢狀非球形量改變表面，從而可滿意地修正掃描線彎曲。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在第一實(shí)施例中，光學(xué)掃描元件的進(jìn)入表面和/或射出表面可形成折射裝置以形成上述類似的非球形表面功能。[實(shí)施例2]
圖12A和12B分別是沿著按照本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的副掃描剖面的示意圖。
第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，光學(xué)掃描元件6的射出表面6b的矢狀球形量被改變。
下面的表格3表示第二實(shí)施例中的光學(xué)掃描元件6的進(jìn)入表面6a和射出表面6b的形狀。
表格3

下面描述圖12A所示的沿著副掃描方向第二實(shí)施的光學(xué)掃描裝置的示意圖。
在第二實(shí)施例中，從光源裝置1射出的光束在副掃描方向上相對(duì)于主掃描剖面以一個(gè)角γ＝3(度)在偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面5a上入射。被偏轉(zhuǎn)表面5a偏轉(zhuǎn)的被偏轉(zhuǎn)光束Ld1也在副掃描方向上相對(duì)于主掃描剖面以一個(gè)角γ＝3(度)在光學(xué)掃描元件6上入射。因此，被偏轉(zhuǎn)光束Ld1的主光線(點(diǎn)劃線)到達(dá)和經(jīng)過(guò)進(jìn)入表面6a和射出表面6b的位置與矢狀光軸(或子午線)La寬闊離開(kāi)。在透鏡表面上的經(jīng)過(guò)位置Za和Zb，以及離開(kāi)光軸La的距離Zlens在子午線位置(Zlens＝0)上方，這就是說(shuō)，Zlens＞＞0。
在第二實(shí)施例中，被偏轉(zhuǎn)光束La1沖擊在光學(xué)掃描元件6的進(jìn)入表面6a上的沿副掃描方向的位置Za的距離Zlens為Zlens＝2.73mm，而光線到達(dá)射出表面6b的位置的距離Zlens為Zlens＝3.34mm。
另外，關(guān)于以角γ＝1.5(度)傾斜入射的光束Li2，光束沖擊在光學(xué)掃描元件6的進(jìn)入表面6a上的位置Zc的距離Zlens為Zlens＝1.36mm，而光線到達(dá)射出表面6b的位置Zd的距離Zlens為Zlens＝1.67mm。
穿過(guò)光學(xué)掃描元件6的被偏轉(zhuǎn)光束Ld(Ld1或Ld2)借助光學(xué)掃描元件6的光線收集功能作為一點(diǎn)在被掃描表面8上成象。在第二實(shí)施例中，被偏轉(zhuǎn)光束Ld1和Ld2都在主掃描剖面上(在光學(xué)掃描元件6的光軸La上)到達(dá)被掃描表面8。為了保證如上所述的具有不同傾斜入射角的光束到達(dá)被掃描表面8上的相同位置(在光軸上)，在副掃描方向上的球面象差可以在含有被偏轉(zhuǎn)光束Ld1和Ld2的范圍(圖12B中的影線區(qū))內(nèi)被很好修正。
這里，被偏轉(zhuǎn)光束Ld沖擊在被掃描表面8上的沿副掃描方向的位置將被稱為“被照射位置Zo”，而離開(kāi)光軸La的距離將被稱為“Zimage”。
沖擊在光學(xué)掃描系統(tǒng)6的進(jìn)入表面6a和射出表面6b上的被偏轉(zhuǎn)光束沿副掃描方向的位置，以及向下偏轉(zhuǎn)被偏轉(zhuǎn)光束的折射率(折射本領(lǐng))隨著成象高度而不同。因此，可引起被照射位置Zo的距離Zimage不變得均勻一致，從而導(dǎo)致所謂的“掃描線彎曲”的問(wèn)題。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，在按照第二實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置中，作為構(gòu)成光學(xué)掃描系統(tǒng)的單一元件的光學(xué)掃描元件6的射出表面6b是由前述等式(b)和圖13的數(shù)值的矢狀形狀光學(xué)掃描系統(tǒng)所限定的矢狀非球形量改變表面形成的。這里，術(shù)語(yǔ)“矢狀非球形量改變表面”是指一個(gè)表面，在該表面中，沿透鏡表面的子午線方向，矢狀非球形量ΔXz隨著離開(kāi)透鏡表面的光軸La而改變。
這里，術(shù)語(yǔ)“矢狀非球形量ΔXz”是指如圖6中所示的量ΔXz，通過(guò)該量，在除了在子午線上(除了在矢狀光軸上)的沿副掃描方向的一定位置Zlens(Zlens≠0mm)上，透鏡表面從基礎(chǔ)矢狀曲率半徑Rs*位移。所述“矢狀非球形量ΔXz改變”的意思是，在副掃描方向上的相同位置Zlens(Zlens≠0mm)上的矢狀非球形量ΔXz隨著在子午線方向上的位置Y而改變，即，意味著狀態(tài)dΔXz/dY≠0。
圖13表示在第二實(shí)施例中，光學(xué)掃描元件6的射出表面6b的矢狀非球形量ΔXz的變化情形。圖14表示沿子午線方向(Y值)，在離開(kāi)矢狀光軸一個(gè)距離Z處矢狀非球形量ΔXz改變的情形，也就是說(shuō)，表示在圖7中在位置ZRa上的矢狀非球形量ΔXz。圖15表示在沿子午線方向離開(kāi)射出表面6b一個(gè)距離Y處矢狀非球形量ΔXz在副掃描方向上(Z方向上)的改變情形，即，表示在圖8中位置YRa上的矢狀非球形量ΔXz。
在第二實(shí)施例中，全部使射出表面6b的矢狀形狀呈非弓形(非球形)。另外，如圖14所示，射出表面6b被限定為下述的矢狀非球形量改變表面在子午線方向上，矢狀非球形量隨著變得遠(yuǎn)離光軸而逐漸減小。另外，如圖15所示，矢狀非球形量隨著在副掃描方向上變得遠(yuǎn)離矢狀光軸而逐漸增加。這里，正號(hào)的意思是從基礎(chǔ)弓形形狀向著被掃描表面位移。
矢狀非球形量改變表面為隨著在子午線方向上在射出表面6b上變得遠(yuǎn)離光軸La，矢狀非球形折射率(power)從零減小，而且在離開(kāi)光軸La的射出表面6b的部分中，矢狀非球形折射率隨著在副掃描方向上變得遠(yuǎn)離矢狀光軸而逐漸減小。
另外，所增加的矢狀非球形折射率是一個(gè)很小的折射率，為基礎(chǔ)弓形的1/100，而且矢狀非球形表面只對(duì)修正掃描線彎曲有效，對(duì)在副掃描方向上的場(chǎng)曲率無(wú)顯著供獻(xiàn)。
圖21A和21B表示在第二實(shí)施例中，在掃描中央圖象高度和掃描端部圖象高度上，在副掃描方向上的球面象差。雖然實(shí)際光束在圖12A所示的一個(gè)窄的范圍內(nèi)，但是，使用了由圖12B中影線所示的范圍，以便評(píng)估對(duì)第二實(shí)施例中所使用的透鏡的球面象差。關(guān)于對(duì)比實(shí)例，使用了一個(gè)在矢狀方向上沒(méi)有非球形表面的透鏡?？v坐標(biāo)軸線代表光線穿過(guò)光學(xué)掃描元件6的進(jìn)入表面6a的在副掃描方向上的位置。如這些曲線圖所示，在包括被偏轉(zhuǎn)光束Ld1和Ld2的整個(gè)區(qū)域中，在副掃描方向上的球面象差得到滿意的修正。
更具體來(lái)說(shuō)，在光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的聚焦長(zhǎng)度(focusleugth)為fs的情形中，光學(xué)掃描元件6被布置成在光束入射角不大于γ的整個(gè)區(qū)域中，在副掃描方向上的球面象差被保持得不大于0.05fs。
由于上述的球面象差修正，在球面象差已被修正的區(qū)域上傾斜入射的光束能夠可靠地在光學(xué)掃描元件6的光軸上成象。這就提供了下述兩個(gè)有利的效果。
首先，即使例如由于光源或準(zhǔn)直透鏡的配置誤差使傾斜入射角偏移，光線也能夠可靠地在感光鼓的相同的被照射位置上成象，因此，可以簡(jiǎn)化被照射位置在副掃描方向上的調(diào)節(jié)。另外，即使由于裝置的任何振動(dòng)，傾斜入射角γ浮動(dòng)，這也不會(huì)引起節(jié)距不規(guī)則性(pitchirregularity)，因而能夠保證穩(wěn)定的圖象質(zhì)量。
當(dāng)光學(xué)掃描元件在不同的成象設(shè)備中使用時(shí)可以取得第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)。更具體來(lái)說(shuō)，如果在光學(xué)掃描元件后的鏡放置被改變，同時(shí)由于在主組件或類似裝置中的任何空間限制改變了傾斜入射角γ，那么，在那里就可以使用相同的光學(xué)掃描元件。在傳統(tǒng)的傾斜入射光學(xué)系統(tǒng)中，一個(gè)光學(xué)掃描元件偏心地布置以便修正掃描線彎曲。雖然這種布置與傾斜入射角γ的情形相關(guān)能夠修正掃描線彎曲，但是，它并不滿足不同的傾斜入射角γ′。因此，如果傾斜入射角不同，光學(xué)掃描元件必須針對(duì)上述角重新設(shè)計(jì)。
與此對(duì)比，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在副掃描方向上的球面象差在一個(gè)實(shí)際使用中預(yù)期的范圍內(nèi)被修正時(shí)，可以提供一個(gè)光學(xué)掃描元件，該光學(xué)掃描元件可滿足任何在該范圍內(nèi)的傾斜入射角γ。
另外，為了修正球面象差，可以使用一個(gè)具有非球形表面效果的折射光學(xué)元件來(lái)替代第二實(shí)施例中的矢狀非球形表面。作為另一種替代，球形象差可以通過(guò)多個(gè)表面的彎曲來(lái)修正。
圖22A和22B表示在第二實(shí)施例中的象差(傾斜入射角3°)。
在主掃描方向上的場(chǎng)曲率在±0.6mm的范圍內(nèi)，在副掃描方向上的場(chǎng)曲率在±0.3mm的范圍內(nèi)。因此，它們被很好地修正。另外，畸變象差(f-θ特性)在±0.3％的范圍內(nèi)，圖象高度偏差在±0.08mm的范圍內(nèi)，它們被很好地修正。
因此，與根據(jù)基礎(chǔ)弓形形狀提供的光線收集功能對(duì)副掃描方向上的場(chǎng)曲率的修正分開(kāi)，能夠通過(guò)其非球形效果來(lái)控制在被掃描表面上的被照射位置。由于其非球形表面效果，被引至不同圖象高度的被偏轉(zhuǎn)光線的被照射位置Zoa可被均勻一致地與在中央圖象高度上的被照射位置Zo對(duì)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，在副掃描方向上的場(chǎng)曲率和掃描線彎曲能夠彼此無(wú)關(guān)地被修正。更具體來(lái)說(shuō)，對(duì)準(zhǔn)是通過(guò)在副掃描方向上的不大于10μm、最好不大于5μm的位置偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
圖16A和16B表示與對(duì)比實(shí)例比較，在按照第二實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置中(傾斜入射角3°和1.5°)的被照射位置和掃描線彎曲。對(duì)比實(shí)例的光學(xué)掃描裝置具有一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，該光學(xué)掃描系統(tǒng)沒(méi)有第二實(shí)施例的非球形表面效果。掃描線彎曲是在由在中央圖象高度和其它圖象高度之間被照射位置的偏差所限定的。
如圖16A和16B所示，在相應(yīng)于光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸上的中央圖象高度上的被照射位置在第二實(shí)施例中為Zimage＝0mm，而在沒(méi)有矢狀非球形表面的對(duì)比實(shí)例中Zimage＝-0.0997mm。
與中央圖象高度對(duì)照，在對(duì)比實(shí)例中，在端部圖象高度上的被照射位置被向下位移，產(chǎn)生11μm的掃描線彎曲。與此對(duì)比，在第二實(shí)施例中，使在不同圖象高度上的被照射位置均勻一致，并使掃描線彎曲，在傾斜入射角為3°的情形中，被修正至4.7μm的足夠小的量，在傾斜入射角為1.5°的情形中，被修正至2.3μm。
從上面的描述可以看出，通過(guò)使矢狀非球形量ΔXz隨著在子午線方向上變得遠(yuǎn)離光軸La而改變，能夠使在每個(gè)圖象高度上的被照射位置均勻一致，并能夠顯著改善掃描線彎曲。
另外，在按照第二實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置中，由于使在被掃描表面8上的被照射位置，與在被偏轉(zhuǎn)光束Ld到達(dá)光學(xué)掃描系統(tǒng)6的進(jìn)入表面6a或射出表面6b的在副掃描方向上的位置相比較，更靠近矢狀光軸La，因而掃描線彎曲能夠得到更令人滿意的修正。
下面描述構(gòu)成第二實(shí)施例的光學(xué)掃描系統(tǒng)的光學(xué)掃描元件6。進(jìn)入表面6a是一個(gè)只在主掃描方向上具有折射率(power)的柱面。射出表面6b是一個(gè)矢狀曲率半徑改變表面，其中子午線具有弓形形狀，而矢狀呈凸形，其中曲率半徑的絕對(duì)值隨著在子午線方向上變得遠(yuǎn)離光軸而逐漸增加。另外，在夾著光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸的主掃描方向的左、右兩側(cè)，矢狀曲率半徑非對(duì)稱地變化。如上所述，光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的總折射率(折射本領(lǐng))集中于射出表面6b。
更具體來(lái)說(shuō)，總折射率的90％或更多被理想地集中。也就是說(shuō)，在光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的折射率為φso，矢狀非球形量改變表面在副掃描方向上的折射率為φsi的情形中，結(jié)構(gòu)被布置成滿足于下式0.9×φso≤φsi≤1.1×φso圖11是第二實(shí)施例沿主掃描方向的主要部分的示意圖。
圖11中所示的射出表面6b的子午線形狀呈下述弓形如果沿光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸，從被偏轉(zhuǎn)光束被偏轉(zhuǎn)表面5a偏轉(zhuǎn)的在主掃描方向上的位置至被偏轉(zhuǎn)光束到達(dá)射出表面6b的位置的距離為P1，以及從被偏轉(zhuǎn)光束到達(dá)射出表面6b的位置至它沖擊在被掃描表面8上的位置的距離為P2，對(duì)于被引至在被掃描表面8上的所有的圖象高度來(lái)說(shuō)，它們之間的比值 變得大致恒定不變(P2/P1＝常數(shù))，或者，它變?yōu)樵谝粋€(gè)一定值的±10％的范圍內(nèi)。例如，對(duì)于被引至圖象高度的一個(gè)端部Ip的被偏轉(zhuǎn)光束的光路的情形來(lái)說(shuō)，如果從被偏轉(zhuǎn)光束被偏轉(zhuǎn)表面5a偏轉(zhuǎn)的位置至被偏轉(zhuǎn)光束Ld到達(dá)射出表面6b的位置的距離為M1，從被偏轉(zhuǎn)光束Ld到達(dá)射出表面6b的位置至它到達(dá)被掃描表面8的位置的距離為M2，那么，子午線形狀被確定成使它們之間的比值 變得大致等于P2/P1(M2/M1≈P2/P1，更具體來(lái)說(shuō)，在±10％的范圍內(nèi))。也就是說(shuō)，它被確定成滿足0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>雖然在第二實(shí)施例中，光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的總折射率(折射本領(lǐng))集中于射出表面6b，但是，使在副掃描方向上的場(chǎng)曲率通過(guò)上述子午線形狀均勻一致，以及使在副掃描方向上的側(cè)向放大率(副掃描放大率)βs均勻一致為大致恒定的值，這兩者能夠一貫地被實(shí)現(xiàn)。在第二實(shí)施例中光學(xué)掃描系統(tǒng)6的副掃描放大率為βs＝-2.31X。
采用上述布置，即使例如由于制造誤差或裝配誤差，光學(xué)掃描元件6在副掃描方向上移動(dòng)或傾斜，產(chǎn)生在副掃描方向上的偏心度，也能夠維持關(guān)于掃描線彎曲的設(shè)計(jì)(初始)性能。
也就是說(shuō)，按照第二實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置，掃描線彎曲可以在被掃描表面8的全部圖象高度上得到令人滿意的修正，另外，即使出現(xiàn)光學(xué)掃描系統(tǒng)6在副掃描方向上的任何偏心度，也能夠恒定地保持優(yōu)良的掃描線彎曲性能。因此，第二實(shí)施例可提供一種光學(xué)掃描裝置，借助該光學(xué)掃描裝置，掃描線彎曲可穩(wěn)定地被修正，并可以恒定地得到高質(zhì)量的圖象。
第二實(shí)施例涉及一個(gè)實(shí)例，在該實(shí)例中，從光源裝置1射出的光束相對(duì)于主掃描剖面以傾斜入射角γ投射在偏轉(zhuǎn)裝置上，被引至被掃描表面8的一個(gè)端部的被偏轉(zhuǎn)光束被多面鏡5的偏轉(zhuǎn)表面5a反射地偏轉(zhuǎn)的位置在與光學(xué)掃描系統(tǒng)6的光軸相同的水平上.但是，本發(fā)明并不局限于這個(gè)實(shí)例。作為一個(gè)替代實(shí)例，被引至所有的圖象高度的被偏轉(zhuǎn)光束被偏轉(zhuǎn)表面5a偏轉(zhuǎn)的位置可被限定在光軸的上方。在該情形中仍可很好地取得本發(fā)明的有利效果。
另外，雖然第二實(shí)施例所涉及的光學(xué)掃描裝置中光學(xué)掃描一根光束，但是，本發(fā)明并不局限于此。在同時(shí)光學(xué)掃描2，3，4或更多光束的多光束型光學(xué)掃描裝置中可取得基本相同的有利效果。
另外，雖然在第二實(shí)施例所涉及的實(shí)例中，光學(xué)掃描系統(tǒng)是由一個(gè)光學(xué)掃描元件形成的，但是，本發(fā)明并不局限于此。光學(xué)掃描系統(tǒng)可以包括多個(gè)光學(xué)部件如光學(xué)掃描元件或成象鏡。在這種光學(xué)掃描元件的至少一個(gè)表面可被制成一個(gè)矢狀非球形量改變表面，從而可以令人滿意地修正掃描線彎曲。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在第二實(shí)施例中，光學(xué)掃描元件的進(jìn)入表面和/或射出表面可以形成有折射裝置以提供與上述類似的非球形表面功能。
第二實(shí)施例涉及只有一個(gè)矢狀非球形量改變表面的光學(xué)掃描裝置，其中，只是光學(xué)掃描元件6的射出表面6b被形成為一個(gè)矢狀非球形量改變表面。但是，本發(fā)明并不局限于此。采用具有多個(gè)矢狀非球形量改變表面的光學(xué)掃描裝置也可在取得與第二實(shí)施例相同的有利效果，在這種光學(xué)掃描裝置中，光學(xué)掃描系統(tǒng)6的進(jìn)入表面6a也可以形成為一個(gè)矢狀非球形量改變表面，由兩個(gè)表面共用非球形量。
另外，雖然在第二實(shí)施例中，光學(xué)掃描系統(tǒng)6的射出表面6b的子午線形狀呈弓形，但是，本發(fā)明并不局限于此。如果使用一種非弓形形狀(非球形形狀)，那么，在主掃描方向上的象差也可以很好地被修正，因此，在該情形中也可取得基本相同或更好的效果。
另外，雖然第二實(shí)施例使用矢狀非球形表面的兩個(gè)系數(shù)Z4和Z4Y2，但是，本發(fā)明并不局限于此。為了表達(dá)矢狀非球形表面，也可以使用一個(gè)多項(xiàng)式，其中關(guān)于“Z4”的“Y”的階數(shù)增加，例如Z4Y4，Z4Y6，Z2Y8等，或者也可以使用一個(gè)多項(xiàng)式，其中關(guān)于“Y”的每個(gè)階的“Z”的階數(shù)除了上述的以外還被增加，例如Z6，Z6Y2，Z6Y4，Z6Y6，Z6Y8等，以及Z8，Z8Y2，Z8Y4，Z8Y6，Z8Y8等。在該情形中，本發(fā)明的有利效果可被進(jìn)一步提高。[實(shí)施例3]
圖17A是按照本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的主掃描剖視圖，圖17B是其副掃描剖視圖。
第三實(shí)施例包括兩個(gè)按照第一或第二實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置，但是，它們共用一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置。更具體來(lái)說(shuō)，第三實(shí)施例涉及一種用于彩色成象設(shè)備的光學(xué)掃描裝置，其中兩個(gè)光束被輸入每個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)6，因此，四個(gè)光束被同時(shí)投射在一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置5上，從而4個(gè)光束被一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置5偏轉(zhuǎn)，從而分別光學(xué)掃描相應(yīng)于4個(gè)光束的感光鼓8a-8d。
在圖17A和17B中，附圖標(biāo)記1表示光源裝置，它包括4個(gè)半導(dǎo)體激光器1a，1b，1c和1d，每個(gè)半導(dǎo)體激光器適于發(fā)出一個(gè)光束。從4個(gè)半導(dǎo)體激光器1a-1d發(fā)出的四個(gè)發(fā)散的光束中的每一光束由準(zhǔn)直透鏡(第一光學(xué)元件)2a，2b，2c和2d中的有關(guān)的一個(gè)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)大致平行的光束(它可以是一個(gè)收斂的光束或一個(gè)發(fā)散的光束)。其后，孔或光闌3a，3b，3c和3d用于限制相應(yīng)光束的光束寬度。在這些光束中，穿過(guò)光闌3a和3b的兩個(gè)大致平行光束借助第一柱面透鏡(第二光學(xué)元件)成象為一個(gè)沿主掃描剖面延伸的直線圖象，所述第一柱面透鏡相鄰于偏轉(zhuǎn)裝置5(下文描述)的偏轉(zhuǎn)表面5a，只在主掃描方向上具有折射率(power)。另外，穿過(guò)光闌3c和3d的兩個(gè)大致平行光束借助第二柱面透鏡4b成象為一個(gè)沿主掃描剖面延伸的直線圖象，上述第二柱面透鏡相鄰于偏轉(zhuǎn)裝置5(下文描述)的偏轉(zhuǎn)表面5b，只在副掃描方向上具有折射率。
附圖標(biāo)記5表示偏轉(zhuǎn)裝置，它包括一個(gè)多面鏡(旋轉(zhuǎn)多面鏡)，該多面鏡具有一個(gè)例如四表面結(jié)構(gòu)。借助驅(qū)動(dòng)裝置(未畫出)如電機(jī)使其在箭頭A的方向上以恒定速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
附圖標(biāo)記61表示第一光學(xué)掃描系統(tǒng)，它由一個(gè)光學(xué)掃描元件(f-θ透鏡)構(gòu)成，所述光學(xué)掃描元件借助塑料模制形成，具有f-θ特性、附圖標(biāo)記62表示第二光學(xué)掃描系統(tǒng)，它由一個(gè)光學(xué)掃描元件(f-θ透鏡)構(gòu)成，上述光學(xué)掃描構(gòu)件借助塑料模制形成，具有f-θ特性。每個(gè)光學(xué)掃描元件用于使兩個(gè)分別被偏轉(zhuǎn)裝置5反射地偏轉(zhuǎn)的被偏轉(zhuǎn)光束BMa和BMb(BMc和BMd)在作為被掃描表面的感光鼓表面8a和8b(8c和8d)上成象。另外，它們也用于修正偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面5a(5b)的表面傾斜。這里，分別被偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面5a和5b偏轉(zhuǎn)的4個(gè)被偏轉(zhuǎn)光束BMa-BMd通過(guò)第一光學(xué)掃描系統(tǒng)61或第二光學(xué)掃描系統(tǒng)62偏轉(zhuǎn)向分別相應(yīng)于4個(gè)光束的4個(gè)感光鼓8a，8b，8c和8d(藍(lán)色、品紅、黃色和黑色)。通過(guò)在箭頭A的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置5，感光鼓8a-8d在箭頭B的方向上被光學(xué)掃描。按照這種方式，在4個(gè)感光鼓8a-8d中的每一個(gè)上限定一條掃描線，從而進(jìn)行圖象記錄。
每個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)61(62)為兩個(gè)光束BMa和BMb(BMc和BMd)共用一個(gè)共用的光學(xué)掃描元件，借此在4個(gè)感光鼓表面8a-8d上限定一條掃描線，從而進(jìn)行圖象記錄。
在下文中為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，光學(xué)掃描系統(tǒng)61和62將被稱為一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)6，準(zhǔn)直透鏡2a，2b，2c和2d將被稱為一個(gè)準(zhǔn)直透鏡2。另外，孔式光闌3a，3b，3c和3d也將被稱為一個(gè)孔式光闌3，柱面透鏡4a和4b將被稱為一個(gè)柱面透鏡4。被掃描表面8a，8b，8c和8d也將被稱為一個(gè)被掃描表面8。
第三實(shí)施例涉及一個(gè)實(shí)例，其中本發(fā)明用于一個(gè)彩色成象設(shè)備，該彩色成象設(shè)備具有4個(gè)分別相應(yīng)于藍(lán)色、品紅、黃色和黑色的感光鼓。4種顏色重疊形成一個(gè)彩色圖象，如果在相應(yīng)于上述顏色的打印位置上出現(xiàn)偏差，由此導(dǎo)致顏色誤對(duì)準(zhǔn)，將引起圖象質(zhì)量變劣。因此，必須保證相應(yīng)于各種顏色的掃描線的打印位置的對(duì)準(zhǔn)。
第三實(shí)施例涉及一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置使用兩個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)61和62相對(duì)于一個(gè)多面鏡同時(shí)光學(xué)掃描4個(gè)光束，如圖17B所示。更具體來(lái)說(shuō)，分別在矢狀光軸上方的一個(gè)部分中在光學(xué)掃描系統(tǒng)61和62上入射的被偏轉(zhuǎn)光束BMa和BMb借助分別在靠近光學(xué)掃描構(gòu)件61或62的一個(gè)位置上的第一和第二返回鏡(returningmirrors)7a和7d向下返回，其后，光束分別被第三和第四返回鏡7c和7f分別向著感光鼓表面8a和8c反射。另一方面，在矢狀光軸下面的一個(gè)部分中入射在光學(xué)掃描元件61和62上的被偏轉(zhuǎn)光束BMb和BMd分別被分別在一個(gè)離開(kāi)光學(xué)掃描元件61和62的位置上的第五和第六返回鏡7b和73向著感光鼓表面8b和8d反射。
如上所述，返回鏡關(guān)于多面鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線大致線性對(duì)稱地設(shè)置，因而提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的光學(xué)掃描裝置。
一般來(lái)說(shuō)，象在第三實(shí)施例中那樣，在返回鏡關(guān)于多面鏡5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線線性對(duì)稱地設(shè)置的情形中，存在下述可能性光學(xué)掃描感光鼓表面的掃描線方向彎曲被逆反，如果使用具有大的掃描線彎曲的光學(xué)掃描裝置，那么，顏色誤對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題變得十分顯著。另外，如果返回鏡的配置與這個(gè)實(shí)施例逆反，使在矢狀光軸下面的一個(gè)位置上，在第二掃描系統(tǒng)62上入射的一個(gè)被偏轉(zhuǎn)光束借助偶數(shù)的返回鏡被引至感光鼓表面8，而在矢狀光軸上方入射的一個(gè)被偏轉(zhuǎn)光束借助奇數(shù)的返回鏡被引至感光鼓表面8，那么，能夠使掃描線彎曲方向本身一致。但是，光路的延伸變得很復(fù)雜，而且會(huì)導(dǎo)致光學(xué)掃描裝置笨大，或?qū)е路祷冂R數(shù)目增加，從而使結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜。
考慮到這一點(diǎn)，在第三實(shí)施例中，第一和第二光學(xué)掃描系統(tǒng)61和62中的每一個(gè)的射出表面6b的矢狀形狀被形成為非弓形(非球形)。另外，它采用一種非球形量改變表面，矢狀非球形量沿著子午線方向，隨著變得遠(yuǎn)離射出表面6b的光軸La而變化，從而將掃描線彎曲抑制在很小的水平上。采用這種布置，第三實(shí)施例可保證形成一種光學(xué)掃描裝置，借助這種光學(xué)掃描裝置，即使其中應(yīng)用了掃描線彎曲方向被逆反的光路布置(或返回鏡配置)，也能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生高質(zhì)量的彩色圖象，不致發(fā)生顏色誤對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在第三實(shí)施例中，光學(xué)掃描系統(tǒng)的進(jìn)入表面和/或射出表面可以形成有折射裝置以產(chǎn)生與上述類似的非球形表面功能。
雖然在第三實(shí)施例中，構(gòu)成光學(xué)掃描系統(tǒng)的光學(xué)掃描元件的數(shù)目為1，但是，本發(fā)明并不局限于此。也可以采用多個(gè)光學(xué)元件，充分實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。當(dāng)然，只在副掃描方向上具有折射率的一個(gè)光學(xué)掃描元件也可以形成有一個(gè)矢狀非球形量改變表面。
另外，在第三實(shí)施例中，只有一個(gè)光束沿著分別相應(yīng)于不同顏色的感光鼓表面中的有關(guān)的一個(gè)光學(xué)掃描，本發(fā)明并不局限于此。作為一個(gè)實(shí)例，8個(gè)光束可以同時(shí)由多面鏡反射地偏轉(zhuǎn)，而另一方面，4個(gè)光束被投射到兩個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)中的每一個(gè)上，從而兩個(gè)光束被引至每個(gè)感光鼓表面以便進(jìn)行光學(xué)掃描。使用這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)掃描裝置可以得到與本發(fā)明基本相同的有利效果。[成象設(shè)備]圖18是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成象設(shè)備在副掃描方向上的主要部分的剖視圖。在圖18中，附圖標(biāo)記104代表成象設(shè)備。在成象設(shè)備104中，代碼數(shù)據(jù)Dc是從外部設(shè)備117如個(gè)人計(jì)算機(jī)輸入其中的。代碼數(shù)據(jù)Dc被設(shè)備中的打印機(jī)控制器111轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))Di。然后，圖象數(shù)據(jù)Di被施加在一個(gè)光學(xué)掃描組件100上，該光學(xué)掃描組件具有針對(duì)本發(fā)明第一或第二實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)。光學(xué)掃描組件100產(chǎn)生一個(gè)按照?qǐng)D象數(shù)據(jù)Di調(diào)制的光束103，該光束103在主掃描方向上光學(xué)掃描一個(gè)感光鼓100的一個(gè)感光表面。
作為靜電潛象承載構(gòu)件(感光構(gòu)件)的感光鼓101被電機(jī)115順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。由于這種轉(zhuǎn)動(dòng)，感光鼓101的感光表面在垂直于主掃描方向的副掃描方向上相對(duì)于光束103移動(dòng)。在感光鼓101上方設(shè)有一個(gè)充電輥102，該充電輥與鼓表面接觸，以便使感光鼓101的表面均勻充電。由光學(xué)掃描組件100掃描的光束103投射在由充電輥102充電的感光鼓101的表面上。
如前所述，光束103按照?qǐng)D象數(shù)據(jù)Di被調(diào)制，通過(guò)光束103的照射，在感光鼓101的表面上形成靜電潛象。然后，這樣形成的靜電潛象借助一個(gè)顯影裝置107顯影成墨粉圖象，所述顯影裝置相對(duì)于感光鼓101的轉(zhuǎn)向來(lái)說(shuō)設(shè)置在光束照射位置的下游，并設(shè)置成與感光鼓接觸。
由顯影裝置107顯影的墨粉圖象借助一個(gè)轉(zhuǎn)印輥108轉(zhuǎn)印到一紙張(轉(zhuǎn)印材料)112上，上述轉(zhuǎn)印輥設(shè)置在感光鼓101下面，并放置成與感光鼓相對(duì)。紙張112容納在感光鼓101前面(圖18中的右側(cè))的紙張卡盒109內(nèi)，但是，紙張也可以手動(dòng)供應(yīng)。在紙張卡盒109的一端設(shè)有供紙輥110，以便將卡盒109中的紙張112送入輸送路徑。
然后，具有轉(zhuǎn)印到其上的未固定的墨粉圖象的紙張112被輸送到感光鼓101后面(圖18中的左側(cè))的一個(gè)定影裝置。該定影裝置包括一個(gè)定影輥113和一個(gè)壓力輥114，所述定影輥內(nèi)裝有未畫出的定影加熱器，所述壓力輥設(shè)置成與定影輥113壓力接觸。從轉(zhuǎn)印工位輸送的紙張112在定影輥113和壓力輥114之間的咬合部位被加壓及加熱，從而使紙張112上未固定的墨粉圖象固定在其上。在定影輥113后面設(shè)有出紙輥116，出紙輥用于將圖象已固定的紙張112排出成象設(shè)備。
雖然在圖18中沒(méi)有畫出，打印機(jī)控制器111不僅具有如上所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，而且也具有控制功能，用于控制構(gòu)件如成象設(shè)備內(nèi)的電機(jī)115和光學(xué)掃描組件內(nèi)的多面鏡或類似裝置，這將在下文中描述。[彩色成象設(shè)備]圖19是按照本發(fā)明一實(shí)施例的彩色成象設(shè)備的主要部分的示意圖。該實(shí)施例涉及串列式彩色成象設(shè)備，其中4個(gè)光學(xué)掃描裝置設(shè)置成一個(gè)陣列，以便分別在彼此平行的感光鼓(圖象承載構(gòu)件)上記錄圖象信息。在圖19中，附圖標(biāo)記60表示彩色成象設(shè)備。附圖標(biāo)記11，12，13和14表示光學(xué)掃描裝置，所述光學(xué)掃描裝置具有如針對(duì)本發(fā)明第一或第二實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記21，22，23和24表示感光鼓或載象構(gòu)件，附圖標(biāo)記31，32，33和34表示顯影裝置。附圖標(biāo)記51表示輸送帶。
在圖19中，彩色成象設(shè)備從外部設(shè)備52如個(gè)人計(jì)算機(jī)或類似裝置接收R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)的輸入的彩色信號(hào)。這些彩色信號(hào)被成象設(shè)備內(nèi)的打印機(jī)控制器53轉(zhuǎn)換成C(藍(lán)色)、M(品紅)、Y(黃色)和B(黑色)的圖象數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))。然后，這些圖象數(shù)據(jù)分別送入光學(xué)掃描裝置11，12，13和14。然后，光學(xué)掃描裝置產(chǎn)生分別按照?qǐng)D象數(shù)據(jù)調(diào)制的光束41，42，43和44，從而使感光鼓21，22，23和24的感光表面在主掃描方向上被這些光束光學(xué)掃描。
該實(shí)施例的彩色成象設(shè)備具有4個(gè)光學(xué)掃描裝置11-14，以便進(jìn)行在彼此平行的感光鼓21，22，23和24的表面上、按照C(藍(lán)色)、M(品紅)、Y(黃色)和B(黑色)的4種顏色的圖象信息記錄。因此，能夠以高速打印彩色圖象。
如上所述，該實(shí)施例的彩色成象設(shè)備包括4個(gè)光學(xué)掃描裝置11-14，以便借助以各自的圖象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的光束分別在有關(guān)的感光鼓21-24的表面上產(chǎn)生相應(yīng)顏色的潛象。此后，這些圖象重疊地轉(zhuǎn)印到記錄材料上，從而產(chǎn)生單一的全色圖象。
關(guān)于外部設(shè)備52，例如，可以使用一個(gè)具有CCD傳感器的彩色圖象記錄設(shè)備。在這種情形中，彩色圖象記錄設(shè)備和彩色成象設(shè)備組合可構(gòu)成一臺(tái)彩色數(shù)字式復(fù)印機(jī)。
按照本發(fā)明的前述各實(shí)施例，構(gòu)成光學(xué)掃描系統(tǒng)的光學(xué)掃描元件的至少一個(gè)表面形成有一個(gè)矢狀非球形量改變表面，在該表面上矢狀非球形量沿子午線方向改變。這可保證在具有它的光學(xué)掃描裝置和成象設(shè)備中，掃描線彎曲可被顯著減小。
另外，當(dāng)準(zhǔn)備將如上所述的多個(gè)光學(xué)掃描裝置裝入一個(gè)彩色成象設(shè)備中時(shí)，通過(guò)改善光路布置或返回鏡配置的范圍(latitude)，可以提供一種彩色成象設(shè)備，該彩色成象設(shè)備具有數(shù)目減少的返回鏡或具有簡(jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明可提供一種光學(xué)掃描裝置或使用這種光學(xué)掃描裝置的成象設(shè)備，在其結(jié)構(gòu)中，如前所述，在光學(xué)掃描系統(tǒng)中，光線傾斜入射在一個(gè)垂直于偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面上，通過(guò)在一定的在副掃描方向上的區(qū)域內(nèi)修正在副掃描方向上的球面象差，不管傾斜入射角如何，只要它在球面象差被修正的區(qū)域內(nèi)，光線都能夠可靠地在光學(xué)掃描裝置的光軸上成象，而且通過(guò)在沿主掃描方向有效掃描范圍內(nèi)在副掃描方向上對(duì)球面象差的修正，可以減小掃描線彎曲。
另外，本發(fā)明可提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光學(xué)掃描裝置和使用這種光學(xué)掃描裝置的成象設(shè)備，從而在不同的成象設(shè)備之間可互換地使用光學(xué)掃描元件。
本發(fā)明可提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光學(xué)掃描裝置和使用這種光學(xué)掃描裝置的成象設(shè)備，其中光學(xué)掃描系統(tǒng)只由一個(gè)光學(xué)掃描元件形成，所述光學(xué)掃描元件具有一個(gè)變形表面(anamorphic surface)，而且光學(xué)掃描元件的一個(gè)表面在主掃描剖面上由一個(gè)非球形表面形成，從而能夠減小掃描線彎曲。
雖然已經(jīng)針對(duì)本說(shuō)明書公開(kāi)的結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，本發(fā)明并不限于所述細(xì)節(jié)，本申請(qǐng)是想覆蓋以改進(jìn)為目的或在權(quán)利要求書范圍內(nèi)的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源裝置；偏轉(zhuǎn)裝置，其用于偏轉(zhuǎn)從所述光源裝置發(fā)出的光束；以及一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，其用于用被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束掃描被掃描表面；其中所述光學(xué)掃描系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)掃描元件，該光學(xué)掃描元件被設(shè)置成使被偏轉(zhuǎn)光束的主光線相對(duì)于副掃描方向通過(guò)一個(gè)除光軸外的部分，其中所述光學(xué)掃描元件具有一個(gè)矢狀非球形量改變表面，在該表面上矢狀非球形量沿所述光學(xué)掃描元件的主掃描方向改變，以及其中在整個(gè)被掃描表面上，使被偏轉(zhuǎn)光束所沖擊的沿副掃描方向的位置一致。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)被布置成在被掃描表面上的有效掃描范圍內(nèi)，使被偏轉(zhuǎn)光束所沖擊的沿副掃描方向的位置的偏差量保持在不大于10μm。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于從所述光源裝置發(fā)出的光束，在一個(gè)垂直于所述偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面上，以一個(gè)與該平面預(yù)定的角度入射。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在副掃描方向上，使被偏轉(zhuǎn)光束的主光線沖擊在被掃描表面上的位置，與所述主光線穿過(guò)所述光學(xué)掃描元件的具有最大折射率的表面的位置相比較，更靠近所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的光軸。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)矢狀曲率半徑改變表面，在該表面中，矢狀曲率半徑沿所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的主掃描方向改變。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)由一個(gè)光學(xué)掃描元件構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)具有一個(gè)在副掃描方向上的折射率，該折射率等于或大致等于所述矢狀非球形量改變表面的折射率。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在所述光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的折射率為中φso，所述矢狀非球形量改變表面在副掃描方向上的折射率為φsi的情形中，滿足0.9×φso≤φsi≤1.1×φso的關(guān)系。
9.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光源裝置發(fā)出兩個(gè)或更多光束，在副掃描剖面內(nèi)，至少一個(gè)光束的主光線通過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的光軸的上側(cè)，而至少一個(gè)不同的光束的主光線通過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)的光軸的下側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)多個(gè)光束，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)包括多個(gè)光學(xué)掃描元件，以便使由所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束在分別相應(yīng)于所述光束的多個(gè)被掃描表面上成象，所述偏轉(zhuǎn)裝置由多個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)共用。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在主掃描剖面內(nèi)從所述偏轉(zhuǎn)裝置沿光軸至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為P1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為P2，從所述偏轉(zhuǎn)裝置在軸線外至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為M1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為M2的情形中，滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>
12.一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置；一個(gè)感光構(gòu)件，該感光構(gòu)件設(shè)置在前述被掃描表面的一個(gè)位置上；一個(gè)顯影裝置，其用于使所述光學(xué)掃描裝置掃描的光束在所述感光構(gòu)件上形成的靜電潛象顯影，產(chǎn)生一個(gè)墨粉圖象；一個(gè)轉(zhuǎn)印裝置，其用于將顯影的墨粉圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；以及一個(gè)定影裝置，用于將轉(zhuǎn)印的墨粉圖象固定在轉(zhuǎn)印材料上。
13.一種成象設(shè)備，所述成象設(shè)備包括一個(gè)如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置；以及一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從一個(gè)外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖象信號(hào)，并將圖象信號(hào)施加在所述光學(xué)掃描裝置上。
14.一種彩色成象設(shè)備，所述彩色成象設(shè)備包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置；以及多個(gè)載象構(gòu)件，在所述載象構(gòu)件準(zhǔn)備形成不同顏色的圖象。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的彩色信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同顏色的圖象數(shù)據(jù)，并用于將圖象數(shù)據(jù)分別施加在相應(yīng)的光學(xué)掃描裝置上。
16.一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源裝置；偏轉(zhuǎn)裝置，其用于偏轉(zhuǎn)從所述光源裝置發(fā)出的光束；以及一個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)，其用于用被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束掃描被掃描表面；其中所述光學(xué)掃描系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)掃描元件，該光學(xué)掃描元件被布置成在被掃描表面上且相對(duì)于副掃描方向，使在垂直于所述偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面上分別以一定的傾斜入射角γ和γ′(0≠γ＜γ′)入射的兩個(gè)光束的成象位置彼此大致對(duì)準(zhǔn)。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件具有一種光學(xué)功能，借助該光學(xué)功能，在被掃描表面上的有效掃描范圍內(nèi)，所述兩個(gè)光束所沖擊的位置沿副掃描方向的偏差量可保持在不大于10μm。
18.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件被布置成在所述光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的聚焦長(zhǎng)度為fs的情形中，在光束的所述傾斜入射角不大于γ的整個(gè)區(qū)域上使在副掃描方向上的球面象差不大于0.05fs。
19.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件被設(shè)置成相對(duì)于副掃描方向，使被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束的主光線通過(guò)除光軸外的一個(gè)部分，并且所述光學(xué)掃描元件具有一個(gè)矢狀非球面量改變表面，在該表面中，矢狀非球形量沿所述光學(xué)掃描元件的主掃描方向改變。
20.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件被設(shè)置成相對(duì)于副掃描方向，使被所述偏轉(zhuǎn)裝置反射地偏轉(zhuǎn)的光束的主光線通過(guò)除光軸外的一個(gè)部分，并且所述光學(xué)掃描元件具有在副掃描方向上的折射部分，該折射部分具有非球形表面功能。
21.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件具有一個(gè)或更多矢狀曲率半徑改變表面，在該表面中，矢狀曲率半徑沿所述光學(xué)掃描元件的主掃描方向改變。
22.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)只由一個(gè)光學(xué)掃描元件構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)具有在副掃描方向上的折射率，該折射率等于或大致等于所述矢狀非球形量改變表面的折射率。
24.如權(quán)利要求23所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在所述光學(xué)掃描系統(tǒng)在副掃描方向上的折射率為φso，所述矢狀非球形量改變表面在副掃描方向上的折射率為φsi的情形中，滿足0.9×φso≤φsi≤1.1×φso。
25.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件被設(shè)置成在副掃描方向上，使被所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束的主光線通過(guò)除光軸外的一個(gè)部分，并且通過(guò)所述光學(xué)掃描元件的多個(gè)表面的彎曲，在副掃描方向上的球面象差在傾斜入射角不大于γ的整個(gè)區(qū)域上被修正。
26.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光源裝置發(fā)出兩個(gè)或更多光束，而且在副掃描剖面內(nèi)，至少一個(gè)光束的主光線通過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描元件的光軸的上側(cè)，而另一光束的主光線通過(guò)相對(duì)于所述光學(xué)掃描元件的光軸的下側(cè)。
27.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)多個(gè)光束，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)包括多個(gè)光學(xué)掃描元件，以便使由所述偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)的光束在分別相應(yīng)于所述光束的多個(gè)被掃描表面上成象，所述偏轉(zhuǎn)裝置由多個(gè)光學(xué)掃描系統(tǒng)共用。
28.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述傾斜入射角γ滿足0°＜γ＜10°的關(guān)系。
29.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在主掃描剖面內(nèi)從所述偏轉(zhuǎn)裝置沿光軸至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為P1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為P2，從所述偏轉(zhuǎn)裝置在軸線外至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為M1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為M2的情形中，滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>
30.一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置；一個(gè)感光構(gòu)件，該感光構(gòu)件設(shè)置在如上所述的被掃描表面的一個(gè)位置上；一個(gè)顯影裝置，其用于將被所述光學(xué)掃描裝置掃描的光束在所述感光構(gòu)件上形成的靜電潛象顯影，形成一個(gè)墨粉圖象；一個(gè)轉(zhuǎn)印裝置，其用于將被顯影的墨粉圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；以及一個(gè)定影裝置，其用于將被轉(zhuǎn)印的墨粉圖象固定在轉(zhuǎn)印材料上。
31.一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置；以及一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象信號(hào)，并且用于將圖象信號(hào)施加在所述光學(xué)掃描裝置上。
32.一種彩色成象設(shè)備，該彩色成象設(shè)備包括至少一個(gè)如權(quán)利要求16所述的光學(xué)掃描裝置；以及多個(gè)載象構(gòu)件，每個(gè)載象構(gòu)件設(shè)置在用所述光學(xué)掃描裝置掃描的被掃描表面的一個(gè)位置上，以便在其上承載在其上形成的不同顏色的圖象。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的彩色信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同顏色的圖象數(shù)據(jù)，并用于將圖象數(shù)據(jù)分別施加在相應(yīng)的光學(xué)掃描裝置上。
34.一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括光源裝置；偏轉(zhuǎn)裝置；以及光學(xué)掃描器；其中多個(gè)來(lái)自所述光源裝置的光束被引至所述偏轉(zhuǎn)裝置，所述多個(gè)光束從所述偏轉(zhuǎn)裝置分別被引至由所述光學(xué)掃描器掃描的相應(yīng)表面，以及其中所述光學(xué)掃描器包括一個(gè)具有變形表面的光學(xué)掃描元件，所述光學(xué)掃描元件在主掃描剖面內(nèi)具有一個(gè)表面，該表面為非球形表面。
35.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在副掃描剖面內(nèi)，所述多個(gè)光束傾斜入射在所述偏轉(zhuǎn)裝置的一個(gè)偏轉(zhuǎn)表面上。
36.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件的至少一個(gè)表面具有相對(duì)于副掃描方向的非球形表面功能。
37.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件用于將所述多個(gè)光束從所述偏轉(zhuǎn)裝置分別引至被掃描表面。
38.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件在主掃描剖面中的一個(gè)非球形表面是設(shè)置在光線進(jìn)入側(cè)的表面。
39.如權(quán)利要求38所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件在主掃描剖面中的所述一個(gè)非球形表面的非球形表面形狀沒(méi)有曲率變化的拐點(diǎn)。
40.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光學(xué)掃描元件是通過(guò)塑料模制形成的元件。
41.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于所述光源裝置包括多光束激光器。
42.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在所述光學(xué)掃描元件在副掃描方向上的折射率為φso，所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面在副掃描方向上的折射率為φsi的情形中，滿足0.9×φso≤φsi≤1.1×φso的關(guān)系。
43.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在從所述偏轉(zhuǎn)裝置沿光軸至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為P1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離為P2，從所述偏轉(zhuǎn)裝置在軸線外至所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面的空氣轉(zhuǎn)化距離為M1，從所述光學(xué)掃描元件的光線射出表面至被掃描表面的距離是M2的情形中，滿足下述關(guān)系0.9×P2P1≤M2M1≤1.1×P2P1]]>
44.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于在副掃描剖面內(nèi)，所述光學(xué)掃描元件的光線進(jìn)入表面具有平面形狀。
45.一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置；一個(gè)感光構(gòu)件，該感光構(gòu)件設(shè)置在如前所述的被掃描表面的一個(gè)位置上；一個(gè)顯影裝置，其用于使所述光學(xué)掃描裝置掃描的光束在所述感光構(gòu)件上形成的靜電潛象顯影，以形成一個(gè)墨粉圖象；一個(gè)轉(zhuǎn)印裝置，其用于將被顯影的墨粉圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；以及一個(gè)定影裝置，其用于將被轉(zhuǎn)印的墨粉圖象固定在轉(zhuǎn)印材料上。
46.一種成象設(shè)備，該成象設(shè)備包括一個(gè)如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置；以及一個(gè)打印機(jī)控制器，其用于將從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)，并用于將圖象數(shù)據(jù)施加在所述光學(xué)掃描裝置上。
47.一種彩色成象設(shè)備，該彩色成象設(shè)備包括至少一個(gè)如權(quán)利要求34所述的光學(xué)掃描裝置；其中所述或每個(gè)光學(xué)掃描裝置用于分別相關(guān)于相應(yīng)于不同顏色的相應(yīng)一個(gè)感光構(gòu)件記錄圖象信息。
全文摘要
公開(kāi)一種光學(xué)掃描裝置，它包括一光源裝置、一個(gè)用于偏轉(zhuǎn)從光源裝置發(fā)出的光束的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和一個(gè)用于用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)的光束掃描被掃描表面的光學(xué)掃描系統(tǒng)，其中光學(xué)掃描系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)掃描元件，該元件被設(shè)置成相對(duì)于副掃描方向，被偏轉(zhuǎn)光束的主光線通過(guò)除光軸外的一個(gè)部分，光學(xué)掃描元件具有一個(gè)矢狀非球形量改變表面，在該表面中，矢狀非球形量沿光學(xué)掃描元件的主掃描方向改變，在整個(gè)被掃描表面上，使被偏轉(zhuǎn)光束所沖擊的在副掃描方向上的位置一致。
文檔編號(hào)G02B26/12GK1474211SQ03127598
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者石原圭一郎, 佐藤浩, 加藤學(xué), 下村秀和, 和 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社