專利名稱：光掃描設(shè)備和使用該光掃描設(shè)備的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光掃描設(shè)備和使用該光掃描設(shè)備的成像裝置，特別適于諸如激光束打印機或數(shù)字復印機這類具有例如適于通過多面反射鏡作為光偏轉(zhuǎn)器，反射和偏轉(zhuǎn)一束或多束從光源裝置發(fā)射的光束，并通過具有fθ特性的fθ透鏡系統(tǒng)對待掃描表面進行光學掃描從而記錄圖像信息的電照相處理的裝置。
本發(fā)明尤其涉及一種光掃描設(shè)備，其中構(gòu)成掃描光學裝置的多個透鏡的形狀被適當?shù)卦O(shè)置，從而校正主掃描方向和副掃描方向的像場的曲率、fθ特性和在副掃描方向的放大率波動，從而總是能獲得良好的圖像，并且本發(fā)明還涉及使用該光掃描設(shè)備的成像裝置。
背景技術(shù)：
迄今為止，在諸如激光束打印機的光掃描設(shè)備中，從光源裝置發(fā)出并根據(jù)圖像信號光調(diào)制的光束通過包括例如可旋轉(zhuǎn)多面反射鏡的光偏轉(zhuǎn)器周期性偏轉(zhuǎn)，并通過具有fθ特性的fθ透鏡系統(tǒng)在光敏記錄介質(zhì)(光敏鼓)的表面上會聚成光斑形狀，并且光學掃描記錄介質(zhì)的表面，從而實現(xiàn)圖像記錄。
附圖中圖18是現(xiàn)有技術(shù)的光掃描系統(tǒng)的關(guān)鍵部分示意圖。在這個圖中，從光源裝置91發(fā)射的發(fā)散光束通過準直透鏡94轉(zhuǎn)變成大致平行的光束，這個光束(光通量)由孔徑光闌93成形，并進入僅僅在副掃描方向才有偏轉(zhuǎn)光焦度的柱面透鏡94。已經(jīng)進入到柱面透鏡94的光束中，在主掃描剖面部分原樣出射，而在副掃描剖面部分會聚并成像為基本上線性圖像，靠近由可旋轉(zhuǎn)的多面反射鏡組成的光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)面95a。
由光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)面95a反射和偏轉(zhuǎn)的光束被導向光敏鼓的表面，光敏鼓作為將要通過具有fθ特性的fθ透鏡系統(tǒng)96掃描的表面97，光偏轉(zhuǎn)器95沿箭頭A的方向旋轉(zhuǎn)，從而沿箭頭B方向(主掃描方向)光掃描光敏鼓表面97，實現(xiàn)圖像信息的記錄。
為了在這種光掃描設(shè)備中實現(xiàn)高準確率的圖像信息記錄，重要的是像場的曲率在整個待掃描表面被很好地校正，并且光斑直徑要均一，當光敏鼓的表面被光掃描時要保持速度相等(fθ特性)，在副掃描方向的橫向放大率在整個有效掃描區(qū)域內(nèi)進行均勻校正，并且在副掃描方向上光斑直徑均一的，在使用發(fā)射多束光的光源裝置的多光束掃描設(shè)備中，在副掃描方向的橫向放大率在整個有效掃描區(qū)域內(nèi)進行均勻校正，掃描線之間的間距也保持恒定。迄今為止，已經(jīng)提出了滿足這種光學特性的多種光掃描設(shè)備或fθ透鏡系統(tǒng)。
例如，日本專利申請公開7-318796公開了一種fθ透鏡系統(tǒng)，由都在其入射面一側(cè)具有柱面透鏡表面并且在其出射面一側(cè)具有復曲面表面的玻璃復曲面透鏡和塑料復曲面透鏡組合構(gòu)成。然而，在此公開中，一個表面是柱狀表面，因此這就存在一個問題，即關(guān)于上面提到的像差校正的自由度較小，從而上述像差校正較困難。所以，在本發(fā)明中，所有構(gòu)成fθ透鏡系統(tǒng)的fθ透鏡都是由在它的兩面都具有復曲面的復曲面透鏡構(gòu)成，后面將有描述。另外，上面提到的每個fθ透鏡使它的兩面都是由非弧形的主掃描截面形狀構(gòu)成，并使它在副掃描方向的曲率半徑連續(xù)變化，從而使上面提到的像差得到很好的校正。同時，上面提到的公開中沒有副掃描放大率的描述，沒有考慮減小在副掃描方向聚焦波動的敏感性程度以及統(tǒng)一校正在將掃描表面的有效掃描區(qū)域的副掃描放大。本發(fā)明考慮到這些問題，并能夠構(gòu)建一種適于高精度記錄圖像信息的光掃描設(shè)備。
同樣，在日本專利申請公開7-318796的實施例1中，玻璃復曲面透鏡22在主掃描方向的掃描表面14一側(cè)的光焦度比塑料復曲面透鏡21在主掃描方向的多面反射鏡12一側(cè)的光焦度大，因此，在實現(xiàn)緊湊性方面存在問題。在日本專利申請公開7-318796的實施例2中，塑料復曲面透鏡21在副掃描方向的光焦度和玻璃復曲面透鏡22在副掃描方向的光焦度都是正的，因此存在如下問題，即當兩個透鏡21和22被帶到靠近多面反射鏡12側(cè)時，副掃描放大率增加。
另一方面，對于緊湊并且低成本的激光束打印機、數(shù)字復印機等，在成像設(shè)備中也要求相似的條件。
能夠同時滿足這些需求的技術(shù)，例如在日本專利申請公開10-232346中有提出。在這個公開中，像場彎曲和畸變被很好地校正，并且圖像高度對光斑直徑變化等的影響得以減小。
然而，為使光掃描設(shè)備更進一步緊湊，需要縮短fθ透鏡系統(tǒng)的焦距，加寬其視場角，并將fθ透鏡靠近作為偏轉(zhuǎn)裝置的多面反射鏡。所有這些都是導致像差校正困難的因素，并且還存在一個問題，當緊湊性達到后，在一個寬的視場角區(qū)域像場的彎曲、fθ特性，和副掃描方向的放大率波動不能很好地校正。
而且，在加寬視場角后又產(chǎn)生另一個問題。迄今為止，從光源裝置發(fā)射的光束相對于fθ透鏡系統(tǒng)的光軸傾斜地入射到多面反射鏡的偏轉(zhuǎn)面，此時，光束被偏轉(zhuǎn)面反射的反射位置持續(xù)地并且相對于掃描中心不對稱地變化。這種反射位置的不對稱變化尤其影響成像位置，并且使獲得平坦的像場彎曲變得困難。
上述偏轉(zhuǎn)位置的不對稱變化是由從光源裝置發(fā)射的光束相對于fθ透鏡系統(tǒng)的光軸傾斜入射引起的，因此，這可以通過使從光源裝置發(fā)射的光束從fθ透鏡系統(tǒng)的光軸方向入射來消除，但是這樣的配置不合理，光束必須從fθ透鏡系統(tǒng)的外部入射，因此，由于反射位置不對稱變化引起的像場彎曲的不對稱不能消除。
因此，例如日本專利申請公開4-60608和日本專利申請公開9-265041公開了多種例子，其中將垂直不對稱引入到構(gòu)成fθ透鏡系統(tǒng)的fθ透鏡的子午方向形狀。
然而，為達到fθ透鏡系統(tǒng)的緊湊性，即使在超過±47°視場角的寬視場角的情況下，也必須很好地校正像場彎曲、fθ特性和副掃描方向的放大率波動，而這些還不夠理想。
此外，為了使光掃描設(shè)備對應(yīng)于多光束，還需要使從準直透鏡發(fā)射的光束成為基本平行的光束，以減少在主掃描方向的晃動。
此外，在日本專利申請公開10-333069中公開了一種結(jié)構(gòu)，其中為了解決在多光束掃描光學系統(tǒng)中產(chǎn)生的由于掃描位置而引起的掃描線之間相對間距變化的問題，掃描透鏡和校正透鏡在副掃描方向的光焦度分布被設(shè)計成能獲得在副掃描方向校正像場彎曲的效果。然而，最靠近掃描表面的校正透鏡在主掃描方向的光焦度最大，因此存在實現(xiàn)緊湊性的困難。
此外，在日本專利申請公開5-5852中，為了實現(xiàn)明亮的fθ透鏡系統(tǒng)，fθ透鏡系統(tǒng)是雙單元雙透鏡結(jié)構(gòu)，并規(guī)定了副掃描方向放大率β，副掃描方向復合焦距fs以及副掃描方向第三及第四表面的曲率半徑ry3及ry4之間的關(guān)系。然而，靠近可旋轉(zhuǎn)多面反射鏡的第一透鏡在主掃描方向的光焦度比靠近待掃描表面的第二透鏡在主掃描方向光焦度要小，因此在獲得緊湊性方面存在問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一種光掃描設(shè)備，其中適當?shù)卦O(shè)置多個構(gòu)成掃描光學系統(tǒng)的透鏡的形狀，從而很好地校正沿主掃描方向的像場彎曲和畸變和沿副掃描方向的像場彎曲和放大率波動，并且，盡管它的結(jié)構(gòu)緊湊，但仍然適于副掃描放大率被抑制至很低的高分辨率打印；還提供一種使用這種光掃描設(shè)備的成像裝置。
為達到上述目標，本發(fā)明的光掃描設(shè)備包括一個入射光學裝置，用于使從光源裝置發(fā)射的光入射到偏轉(zhuǎn)裝置；以及，一個掃描光學裝置，用于使由偏轉(zhuǎn)裝置反射和偏轉(zhuǎn)的光束成像到待掃描表面，其特征在于該掃描光學裝置具有在偏轉(zhuǎn)裝置一側(cè)的一個第一透鏡和在待掃描表面一側(cè)的一個第二透鏡，第一透鏡在主掃描方向具有正光焦度且在副掃描方向具有負光焦度，第一透鏡在主掃描方向的光焦度大于第二透鏡在主掃描方向的光焦度，第二透鏡在副掃描方向具有正光焦度。
在上述光掃描設(shè)備中，當掃描光學裝置在主掃描方向的光焦度被定義為Φm，第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，條件-0.5≤Φ2m/Φm≤0.15得到了滿足。
在上述光掃描設(shè)備中，第一透鏡和第二透鏡位于相對于偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面之間距離的中點更靠近偏轉(zhuǎn)裝置的位置。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡都是非球面透鏡，其全部兩個表面的主掃描截面形狀都是非弧形形狀。
在上述光掃描設(shè)備中，掃描光學裝置具有多個子午非對稱表面，其主掃描截面形狀在通過光軸的主掃描方向不對稱變化。
在上述光掃描設(shè)備中，子午非對稱表面形成于面對待掃描表面的第二透鏡的透鏡表面上。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡分別都是非球面透鏡，其中兩個表面在副掃描方向的曲率半徑在通過光軸的至少一側(cè)沿主掃描方向離開光軸連續(xù)變化。
在上述光掃描設(shè)備中，掃描光學裝置具有多個弧矢不對稱變化表面，它的副掃描方向的曲率半徑通過光軸沿主掃描方向不對稱變化。
在上述光掃描設(shè)備中，兩個或更多的多個弧矢不對稱變化表面是弧矢變形表面，它的副掃描方向的曲率半徑的大小通過光軸沿主掃描方向不同，在兩個或多個弧矢變形表面的兩個或多個上，在副掃描方向的曲率半徑變得比在光軸上的曲率半徑大的一側(cè)都處于相對于光軸的同一側(cè)，或者在副掃描方向的曲率半徑變得比在光軸上的曲率半徑小的一側(cè)都處于相對于光軸的同一側(cè)。
在上述光掃描設(shè)備中，掃描光學裝置具有多個主和次不對稱表面，它是子午不對稱表面，并且也是弧矢不對稱變化表面。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，掃描光學裝置在主掃描方向的光焦度被定義為Φm時，滿足條件0.85≤Φ1m/Φm≤1.3。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件-1.8≤Φ1s/Φ2s≤-0.4。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件Φ1s＜Φ2m＜Φ1m＜Φ2s。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件|Φ2m|＜|Φ1m|＜|Φ1s|＜|Φ2s|。
在上述光掃描設(shè)備中，當面對偏轉(zhuǎn)裝置的第一透鏡的表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R1m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R1S，面對待掃描表面的第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R2m，和前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R2s，面對偏轉(zhuǎn)裝置的第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R3m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R3s，面對待掃描表面的第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R4m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R4s，則滿足條件R1m＜R2m＜0＜R4m＜R3mR2s＜R1s＜0
R3s＜R4s＜0R1m＜R1s＜0R2s＜R2m＜0|R4s|＜R4m。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡的全部表面的有效端部比透鏡表面頂點更偏移向偏轉(zhuǎn)裝置。
在上述光掃描設(shè)備中，當掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k，它的有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件k/W≤0.6。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面的距離被定義為L，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件L/W≤0.8。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對待掃描表面的第二透鏡表面的距離被定義為d，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件d/W≤0.2。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對待掃描表面的第二透鏡的表面的距離被定義為d，從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面的距離被定義為L，則滿足條件d/L≤0.25。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡都包括一個復曲面透鏡，其兩個表面都具有復曲面表面。
在上述光掃描設(shè)備中，第一透鏡是彎月透鏡，其主掃描方向形狀是使它的凸面面對待掃描表面。
在上述光掃描設(shè)備中，入射光學裝置具有聚光鏡，用于將從光源裝置發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成基本平行的光束。
在上述光掃描設(shè)備中，從光源裝置發(fā)出多束光束。
在上述光掃描設(shè)備中，入射光學裝置具有聚光鏡，用于將從光源裝置發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成會聚射束。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到聚光鏡的會聚點的距離被定義為S，掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k，則滿足條件|S|/k≥5。
另外，本發(fā)明的成像裝置設(shè)有上述光掃描設(shè)備；一個光敏元件，設(shè)在待掃描表面上；一個顯影裝置，用于將通過由光掃描設(shè)備掃描光束形成于光敏元件上的靜電潛像顯影成為調(diào)色劑圖像；一個轉(zhuǎn)印裝置，用于把顯影的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上；和一個定影裝置，用于定影轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像到轉(zhuǎn)印材料上。
另外，本發(fā)明的成像裝置設(shè)有上述光掃描設(shè)備，還包括一個打印機控制器，用于轉(zhuǎn)換從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)成為圖像信號，并將其輸入到光掃描設(shè)備。
另外，本發(fā)明的光掃描設(shè)備是這樣一種光掃描設(shè)備，它包括入射光學裝置，用于將從光源裝置發(fā)射的光束入射到偏轉(zhuǎn)裝置；掃描光學裝置，用于將從偏轉(zhuǎn)裝置反射和偏轉(zhuǎn)的光束成像到待掃描表面，其特征在于掃描光學裝置具有在偏轉(zhuǎn)裝置一側(cè)的一個第一透鏡和在待掃描表面一側(cè)的一個第二透鏡，第一和第二透鏡每個都包括一個復曲面透鏡，其兩個表面都具有復曲面，第一透鏡在副掃描方向具有負光焦度，第二透鏡在副掃描方向具有正光焦度。
在上述光掃描設(shè)備中，當掃描光學裝置在主掃描方向的光焦度被定義為Φm，第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，滿足條件-0.5≤Φ2m/Φm≤0.15。
在上述光掃描設(shè)備中，第一透鏡和第二透鏡位于相對于從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面之間距離的中點內(nèi)更靠近偏轉(zhuǎn)裝置的位置。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡每個都是非球面透鏡，其中兩個表面的主掃描截面形狀都是非弧形形狀。
在上述光掃描設(shè)備中，掃描光學裝置具有多個子午非對稱表面，它的主掃描截面形狀在通過光軸的主掃描方向不對稱變化。
在上述光掃描設(shè)備中，子午非對稱表面形成在第二透鏡的面對待掃描表面的透鏡表面。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡每個都是非球面透鏡，其兩個表面在副掃描方向的曲率半徑在通過光軸的至少一側(cè)沿主掃描方向離開光軸連續(xù)變化。
在上述光掃描設(shè)備中，掃描光學裝置具有多個弧矢不對稱變化表面，它的副掃描方向的曲率半徑通過光軸沿主掃描方向不對稱變化。
在上述光掃描設(shè)備中，兩個或更多的多個弧矢不對稱變化表面是弧矢變形表面，它的副掃描方向的曲率半徑的大小通過光軸沿主掃描方向不同，在兩個或多個弧矢變形表面的兩個或多個上，在副掃描方向的曲率半徑變得比在光軸上的曲率半徑大的一側(cè)都處于相對于光軸的同一側(cè)，或者在副掃描方向的曲率半徑變得比在光軸上的曲率半徑小的一側(cè)都處于相對于光軸的同一側(cè)。
在上述光掃描設(shè)備中，掃描光學裝置具有多個主和次不對稱表面，它是子午不對稱表面，并且也是弧矢不對稱變化表面。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，掃描光學裝置在主掃描方向的光焦度被定義為Φm時，滿足條件0.85≤Φ1m/Φm≤1.3。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件-0.8≤Φ1s/Φ2s≤-0.4。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件Φ1s＜Φ2m＜Φ1m＜Φ2s。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝煌哥R在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件|Φ2m|＜|Φ1m|＜|Φ1s|＜|Φ2s|。
在上述光掃描設(shè)備中，當面對偏轉(zhuǎn)裝置的第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R1m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R1S，面對待掃描表面的第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R2m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R2s，面對偏轉(zhuǎn)裝置的第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R3m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R3s，面對待掃描表面的第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R4m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R4s，則滿足條件R1m＜R2m＜0＜R4m＜R3mR2s＜R1s＜0R3s＜R4s＜0R1m＜R1s＜0R2s＜R2m＜0|R4s|＜R4m。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡的全部表面的有效端部比透鏡表面頂點更偏移向偏轉(zhuǎn)裝置。
在上述光掃描設(shè)備中，當掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k，它的有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件k/W≤0.6。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面的距離被定義為L，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件L/W≤0.8。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對將掃描的表面的第二透鏡的表面的距離被定義為d，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件d/W≤0.2。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對將掃描的表面的第二透鏡的表面的距離被定義為d，從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到將掃描的表面的距離被定義為L，則滿足條件d/L≤0.25。
在上述光掃描設(shè)備中，第一透鏡是彎月透鏡，其主掃描方向的形狀是使它的凸面面對待掃描表面。
在上述光掃描設(shè)備中，入射光學裝置具有聚光鏡，用于將從光源裝置發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成基本平行的光束。
在上述光掃描設(shè)備中，從光源裝置發(fā)出多束光束。
在上述光掃描設(shè)備中，入射光學裝置具有聚光鏡，用于將從光源裝置發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成會聚光束。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到聚光鏡的會聚點的距離被定義為S，掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k，則滿足條件|S|/k≥5。
同時，本發(fā)明的成像裝置是設(shè)置有上述光掃描設(shè)備的成像裝置，還包括一個光敏元件，設(shè)于待掃描表面上；一個顯影裝置，用于將通過由光掃描設(shè)備掃描光束形成于光敏膜上的靜電潛像顯影成為調(diào)色劑圖像；一個轉(zhuǎn)印裝置，用于轉(zhuǎn)印顯影的調(diào)色劑圖像到轉(zhuǎn)印材料上；和一個定影裝置，用于定影轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像到轉(zhuǎn)印材料上。
同時，本發(fā)明的成像裝置是設(shè)置有上述光掃描設(shè)備的成像裝置，還包括一個打印機控制器，用于轉(zhuǎn)換從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)成為圖像信號，并將其輸入到光掃描設(shè)備。
同時，本發(fā)明的光掃描設(shè)備是這樣一種光掃描設(shè)備，它包括入射光學裝置，用于將從光源裝置發(fā)射的光束入射到偏轉(zhuǎn)裝置；掃描光學裝置，用于將從偏轉(zhuǎn)裝置反射和偏轉(zhuǎn)的光束成像到待掃描表面，其特征在于掃描光學裝置具有兩個或多個光學元件，包括最靠近偏轉(zhuǎn)裝置一側(cè)的第一光學元件，最靠近待掃描表面一側(cè)的第二光學元件，第一光學元件在主掃描方向具有正光焦度，在副掃描方向具有負光焦度，所述第二光學元件在副掃描方向具有正光焦度，并且在掃描光學裝置中包含的兩個或多個光學元件中，第一光學元件在主掃描方向的光焦度最大。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝还鈱W元件在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二光學元件在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件Φ1s＜Φ2m＜Φ1m＜Φ2s。
在上述光掃描設(shè)備中，當?shù)谝还鈱W元件在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二光學元件在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件|Φ2m|＜|Φ1m|＜|Φ1s|＜|Φ2s|。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件是彎月透鏡，其在主掃描方向的形狀是使其凸面面對待掃描表面。
在上述光掃描設(shè)備中，當掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k，其有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件k/W≤0.6。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面的距離被定義為L，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件L/W≤0.8。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件和第二光學元件位于相對于偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面之間距離的中點更靠近偏轉(zhuǎn)裝置的位置。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對待掃描表面的第二光學元件表面的距離被定義為d，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件d/W≤0.2。
在上述光掃描設(shè)備中，當從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對待掃描表面的第二光學元件表面的距離被定義為d，從偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面的距離被定義為L，則滿足條件d/L≤0.25。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件或第二光學元件是透鏡。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件或第二光學元件是反射鏡。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件和第二光學元件是透鏡。
在上述光掃描設(shè)備中，當面對偏轉(zhuǎn)裝置的第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R1m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R1S，面對待掃描表面的第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R2m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R2s，面對偏轉(zhuǎn)裝置的第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R3m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R3s，面對待掃描表面的第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑被定義為R4m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R4s，則滿足條件R1m＜R2m＜0＜R4m＜R3mR2s＜R1s＜0R3s＜R4s＜0R1m＜R1s＜0R2s＜R2m＜0|R4s|＜R4m。
在上述光掃描設(shè)備中，第一和第二透鏡的全部表面的有效端部比透鏡表面頂點更偏移向偏轉(zhuǎn)裝置。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件或第二光學元件具有一個衍射光學元件。
在上述光掃描設(shè)備中，第一光學元件是衍射光學元件，當面對偏轉(zhuǎn)裝置的衍射光學元件衍射表面在主掃描方向的光焦度被定義為Φd1，面對待掃描表面的衍射光學元件衍射表面在主掃描方向的光焦度被定義為Φd2，則滿足條件Φd1×Φd2＜0|Φd2|＞|Φd1|在上述光掃描設(shè)備中，從光源裝置發(fā)出多束光束。
此外，本發(fā)明的成像裝置設(shè)置有上述光掃描設(shè)備；一個光敏元件，設(shè)在待掃描表面上；一個顯影裝置，用于將通過由光掃描設(shè)備掃描光束形成于光敏元件上的靜電潛像顯影成為調(diào)色劑圖像；一個轉(zhuǎn)印裝置，用于轉(zhuǎn)印顯影的調(diào)色劑圖像到轉(zhuǎn)印材料上；和一個定影裝置，用于定影轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像到轉(zhuǎn)印材料上。
此外，本發(fā)明的成像裝置設(shè)置有上述光掃描設(shè)備，和一個打印機控制器，用于轉(zhuǎn)換從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)成為圖像信號，并將其輸入到光掃描設(shè)備。
圖1A和1B是本發(fā)明的實施例1的主要部件的截面圖。
圖2顯示本發(fā)明實施例1中的fθ透鏡的每個表面的子午線的非球面位移量。
圖3顯示本發(fā)明實施例1中的fθ透鏡的每個表面的子午線的非球面位移量。
圖4顯示本發(fā)明實施例1中的fθ透鏡的每個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢線R)。
圖5顯示本發(fā)明實施例1中的fθ透鏡的每個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢線R)。
圖6顯示本發(fā)明實施例1中的fθ透鏡的像差。
圖7A和7B是本發(fā)明實施例2的主要部件的截面圖。
圖8顯示本發(fā)明實施例2中fθ透鏡的每個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢線R)。
圖9顯示本發(fā)明實施例2中的該fθ透鏡的每個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢線R)。
圖10顯示本發(fā)明實施例2中的fθ透鏡的像差。
圖11A、11B和11C是本發(fā)明實施例3的主要部件的截面圖。
圖12顯示本發(fā)明實施例3中fθ透鏡的每個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢線R)。
圖13顯示本發(fā)明實施例3中fθ透鏡的每個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢線R)。
圖14顯示本發(fā)明實施例3中的fθ透鏡的像差。
圖15A和15B是本發(fā)明實施例4的主要部件的截面圖。
圖16顯示本發(fā)明實施例4中的fθ透鏡的像差。
圖17是顯示采用本發(fā)明光掃描光學系統(tǒng)的一例電照像打印機結(jié)構(gòu)的主要部件的截面圖。
圖18是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光掃描設(shè)備的主要部件的示意圖。
圖19A和19B是本發(fā)明實施例5的主要部件的截面圖。
具體實施例方式
(縮短全長)掃描光學裝置由兩個(或三個或更多)透鏡(或諸如反射鏡或衍射光學元件等光學元件)組成，這些透鏡的復合焦距是掃描光學元件的焦距f。即，掃描光學裝置的后側(cè)主平面在遠離朝向偏轉(zhuǎn)裝置的待掃描表面的位置，其間的距離是掃描光學元件的焦距f。
在此時，假定f是一個固定值，為了縮短全長(從偏轉(zhuǎn)裝置到待掃描表面的距離)，需要縮短從偏轉(zhuǎn)裝置到掃描光學元件的前側(cè)主平面之間的距離。
下面將參考圖1A和1B進行詳細的描述。
此時，掃描光學裝置的前側(cè)和后側(cè)主平面的位置由第一和第二透鏡的光焦度配置(光焦度分布)確定，各主平面靠近光焦度較強的透鏡。結(jié)果，第一透鏡在主掃描方向的光焦度比第二透鏡7在主掃描方向的光焦度大(m1＞m2)，因此，各主平面可以位于靠近第一透鏡6的位置，從而縮短了從偏轉(zhuǎn)裝置5到掃描光學裝置9的前側(cè)主平面之間的距離。
即，可以縮短全長從而實現(xiàn)光掃描設(shè)備的緊湊性。
另外，關(guān)于縮短全長的方法，這里有一個縮短掃描光學裝置9的焦距f的方法。當掃描光學裝置9的焦距f被縮短時，根據(jù)關(guān)系式Y(jié)＝fθ，在待掃描表面8上的掃描有效范圍是相同的，因此視場角θ變大。此時，第一透鏡6在主掃描方向的光焦度比第二透鏡7在主掃描方向的光焦度大(m1＞m2)，因此，即使在寬視場角的圖像高度的情況下，在主掃描方向執(zhí)行校正也變得容易，也就有可能構(gòu)建一個具有使其全長縮短的掃描光學裝置。另外，第一和第二透鏡的厚度可以制造得較小，從而可以實現(xiàn)光掃描設(shè)備的緊湊性并降低成本。
第二透鏡7作用在于很好地校正不能被第一透鏡6完全校正的主掃描方向性能(特別是fθ特性)。第二透鏡7也可以安置在靠近待掃描表面8的位置，但可以安置在靠近第一透鏡6的位置，并且透鏡的有效直徑和光箱可以制造得很小，從而實現(xiàn)光掃描設(shè)備的緊湊性并降低成本。
(副掃描放大率的減小)下面將參考圖1A和1B對副掃描放大率的減小進行詳細描述。
副掃描放大率βs由下式表示βs＝b/a根據(jù)從掃描光學裝置9的前側(cè)主平面到物點側(cè)焦點位置之間的距離a，和從掃描光學裝置9的后側(cè)主平面到像點側(cè)焦點位置之間的距離b進行計算，并且在一般掃描光學裝置9中為負號，但在這里，取其絕對值作為副掃描放大率。
在一般掃描光學裝置9中，物點側(cè)焦點位置被設(shè)置成靠近偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)表面5a，像點側(cè)焦點位置被設(shè)置成靠近待掃描表面8。
如本發(fā)明實施例中一樣，當獲得了緊湊的掃描光學裝置，并且第一透鏡6和第二透鏡7位于多面反射鏡5附近時，a變短，b變長，從而提供一種副掃描方向放大率較高的結(jié)構(gòu)。
下面對副掃描方向放大率和副掃描方向的焦點移動或表面傾斜量之間的關(guān)系進行描述。
多面反射鏡5的表面傾斜的影響隨著副掃描放大率正比增大。在副掃描方向的焦點移動與副掃描放大率的平方成正比。在如同本發(fā)明實施例中的掃描光學裝置9中，第一透鏡6和第二透鏡7位于多面反射鏡5的附近，副掃描方向焦點移動的影響和多面反射鏡的表面傾斜非常明顯，因此產(chǎn)生問題。當副掃描放大率較高時，即使距離a和b變化很小，副掃描放大率也將大幅度變化，因為副掃描放大率是“距離比”。即，由于掃描光學裝置9副掃描放大率的變高，通過使第一透鏡6在副掃描方向的光焦度為負值以及使第二透鏡7在副掃描方向的光焦度為正值來減小副掃描放大率的效果增大。同樣，減小與副掃描放大率平方成正比的副掃描方向焦點移動的敏感度效應(yīng)也特別大。
結(jié)果，本發(fā)明掃描光學裝置的緊湊性上效果較大。
(其凸面朝向?qū)⒁獟呙璞砻?的彎月形形狀)下面將參考圖1A和1B進行詳細描述。
當從偏轉(zhuǎn)裝置5到掃描光學裝置的前側(cè)主平面的距離在主掃描方向縮短，第一透鏡6做成其凸面朝向待掃描表面8的彎月透鏡，則主掃描性能(特別是在主掃描方向的像場彎曲)可以被很好地校正。彎月透鏡使其主平面在凸面朝向的方向，并且第一透鏡6位于靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的位置。由于第一透鏡6甚至在副掃描方向也有光焦度，所以副掃描放大率變得越來越高，在副掃描方向的焦點移動和表面傾斜量的敏感度也增加。因而，使第一透鏡6在副掃描方向的光焦度為負值，并且使第二透鏡7在副掃描方向的光焦度為正值從而減小副掃描放大率變得很重要。
(非球面效應(yīng))下面將參考圖1A和1B進行詳細描述。
在第一透鏡6上設(shè)有一個負非球面，從而使它成為如下形狀，其中從光軸朝向外圍部分的光焦度變小，從而校正在寬視場角的圖像高度沿主掃描方向的像場彎曲。
同樣，在第二透鏡7上設(shè)有正非球面，從而使它成為如下形狀，其中從光軸朝向外圍部分的光焦度變大，從而校正在寬視場角的圖像高度的fθ特性。
第一和第二透鏡的兩個面都做成非球面形狀，該形狀在入射面和出射面彎曲，從而構(gòu)造對于在主掃描方向的性能校正為最佳的形狀。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的光掃描裝置在主掃描方向的主要部件的截面圖(主掃描方向視圖)，圖1B是圖1A的主要部件在副掃描方向的截面圖(副掃描方向視圖)。
這里，由偏轉(zhuǎn)裝置反射并偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)和掃描)的光束的方向被定義為主掃描方向(子午方向)，與掃描光學裝置的光軸和主掃描方向正交的方向被定義為副掃描方向(弧矢方向)。
在圖1A中，數(shù)標1代表光源裝置，包括例如半導體激光器。數(shù)標3代表調(diào)節(jié)由之通過的光束直徑的孔徑光闌。數(shù)標2代表用作聚光鏡的準直透鏡，它轉(zhuǎn)換從光源裝置發(fā)射的光成為基本上平行的光束。數(shù)標4代表柱面透鏡(變形透鏡)，它僅僅在副掃描方向具有預定的光焦度，并使穿過準直透鏡2的基本上平行的光束在副掃描剖面中光偏轉(zhuǎn)器5(后面將有說明)的偏轉(zhuǎn)面(反射面)5a附近成像為大致線形圖像。諸如孔徑光闌3、準直透鏡2和柱面透鏡4的各元件構(gòu)成入射光學裝置11的元件。
作為偏轉(zhuǎn)裝置的光偏轉(zhuǎn)器5包括例如四面結(jié)構(gòu)的多面反射鏡(旋轉(zhuǎn)多面反射鏡)，通過諸如電機等驅(qū)動裝置(未顯示)驅(qū)動以沿箭頭A的方向恒速旋轉(zhuǎn)。
數(shù)標9代表具有聚光功能和fθ特性的掃描光學裝置(fθ透鏡系統(tǒng))，并且該掃描光學裝置9具有第一和第二透鏡6和7，其形狀后面將有描述。本實施例的第一和第二透鏡6和7的每一個都由復曲面透鏡構(gòu)成，它的兩個面都是復曲面，第一透鏡6在主掃描方向具有正光焦度，在副掃描方向具有負光焦度，第二透鏡7在副掃描方向具有正光焦度，并使通過光偏轉(zhuǎn)器5反射和偏轉(zhuǎn)并基于圖像信息的光束成像到作為待掃描表面的光敏鼓表面8上，并通過使光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a和待掃描面8在副掃描方向彼此光學共軛而具有傾斜校正功能。
在本實施例中，從半導體激光器1發(fā)出的光束其光通量被孔徑光闌3限制，經(jīng)由準直透鏡2轉(zhuǎn)變成基本平行的光束，并進入柱面透鏡4。已經(jīng)進入柱面透鏡4并處于主掃描剖面那部分基本平行光束照原樣從那里出射。同樣，處于副掃描截面的那部分基本平行光束會聚并作為基本上線性圖像(沿主掃描方向延伸的線性圖像)成像在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a上。然后，由光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a反射和偏轉(zhuǎn)的光束，通過第一和第二透鏡6和7以光斑狀成像到光敏鼓的表面8上，光偏轉(zhuǎn)器5沿箭頭A方向旋轉(zhuǎn)，從而對光敏鼓的表面8沿箭頭B方向(主掃描方向)進行等速光學掃描。因此，影像記錄形成于作為記錄介質(zhì)的光敏鼓表面8上。
下面將對構(gòu)成本發(fā)明的fθ透鏡系統(tǒng)9的第一和第二fθ透鏡6和7的特征進行描述。
在本發(fā)明中，fθ透鏡系統(tǒng)9的正光焦度(偏轉(zhuǎn)光焦度)適當?shù)胤峙湓诘谝煌哥R6和第二透鏡7中，從而在主掃描方向和副掃描方向獲得良好的像場彎曲特性。
此外，在本實施例中，在主掃描截面，第一透鏡6被制成正彎月透鏡，其凹面面對多面反射鏡5，第二透鏡7的光軸附近被制成彎月透鏡，其凸面面對多面反射鏡5并具有很小的光焦度。特別是制成第一透鏡6的光焦度大于第二透鏡7的光焦度，由此提供的結(jié)構(gòu)即使在緊湊的光掃描裝置中也能夠很好地校正在主掃描方向的場曲特性和fθ特性。
此外，在副掃描截面，第一透鏡6被制成負彎月透鏡，其凹面面對多面反射鏡5，第二透鏡7被制成為雙凸透鏡。因此，即使在緊湊的光掃描裝置中，其中后側(cè)主平面位于相對于第二透鏡7更靠近待掃描表面8，并且fθ透鏡系統(tǒng)9位于靠近多面反射鏡5的位置(d＝31.4毫米，d是從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到面對待掃描表面8的第二透鏡7的表面7b之間的距離)，在副掃描方向的放大率也可被限制到一個較小的值β＝-3.29。
在本實施例中，第一和第二透鏡6和7的子午形狀由一個非球面形狀構(gòu)成，該非球面形可以用一個高達十六次的函數(shù)表示。例如若第一和第二透鏡6、7與光軸的交點被定義為起點，光軸方向被定義為x軸，與主掃描方向的光軸正交的軸被定義為y軸，則對應(yīng)于主掃描方向的子午方向由下式表示x=Y2/R1-(1+k)(Y/R)21++B4Y4+B6Y6+B8Y8+B10Y10+B12Y12+B14Y14+B16Y16...(A)]]>(這里R是子午曲率半徑，K、B4、B6、B8、B10、B12、B14和B16是非球面系數(shù))，并且在主掃描方向，距離光軸Y的位置的副掃描方向曲率半徑Rs*由下式表示Rs*＝Rs×(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10) …(B)(這里Rs是在光軸上的副掃描方向曲率半徑，D2、D4、D6、D8和D10是弧矢系數(shù))。
下面的表1顯示代表在本實施例中的fθ透鏡系統(tǒng)9非球面形狀的系數(shù)和其它特性。
在本實施例中，fθ透鏡系統(tǒng)9的光軸與射向待掃描表面8有效掃描寬度中心的光線重疊，并且不使第一和第二透鏡6和7位移和傾斜。
第一和第二透鏡6和7每個都是非球面透鏡，其兩個表面的子午形狀(主掃描截面形狀)是非弧形的，并且此兩個表面在副掃描方向的曲率半徑(弧矢半徑R)連續(xù)變化，且獨立于沿光軸至少一側(cè)主掃描方向離開光軸的子午形狀，在子午方向的非球面量的分布和在弧矢方向的偏移量被適當?shù)卮_定，從而獲得更好的像場彎曲特性，和fθ特性以及副掃描放大率的恒定性。
圖2顯示給予第一透鏡6的表面6a和6b的子午形狀的非球面位移量，圖3顯示給予第二透鏡7的表面7a和7b的子午形狀的非球面位移量。在圖2和3中，橫坐標代表沿主掃描方向到光軸的距離，光源側(cè)和光源相對側(cè)(透鏡的垂直方向，主掃描方向)都用絕對值指示。縱坐標軸代表子午形狀沿光軸方向的變化量，符號+(正)代表朝向待掃描面8的位移量，符號-(負)代表朝向多面反射鏡的位移量。
在光源側(cè)的子午形狀用實線表示，在光源相對側(cè)(關(guān)于fθ透鏡系統(tǒng)9的光軸與光源相對的一側(cè))的子午形狀用虛線表示。面對多面反射鏡5的第一透鏡6的表面6a是對稱于通過光軸的垂直方向(主掃描方向)的形狀，但是其它表面6b、7a和7b是子午非對稱表面，其中在主掃描方向離開光軸相等距離的子午形狀沿光軸方向移位，其位移量在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)不同(主掃描截面形狀沿通過光軸的垂直方向(主掃描方向)非對稱變化)。另外，在第一和第二透鏡6和7的所有表面6a，6b，7a和7b的有效端部(射向待掃描表面8有效掃描末端的光線通過的該透鏡表面位置)，表面頂點(與光軸的交點)更朝向多面反射鏡5移位的子午形狀。因此在主掃描方向的場曲特性和fθ特性能更好地得到校正。
圖4是顯示第一透鏡6的表面6a和6b的弧矢形狀R(Rs)的偏移，圖5是顯示第二透鏡7的表面7a和7b的弧矢形狀R(Rs)的偏移。第一透鏡6的兩個表面6a和6b在光源側(cè)(在橫坐標軸的正側(cè))的弧矢形狀R較大，弧矢形狀R變化從而沿主掃描方向朝向光軸連續(xù)變小，并且朝向光源相對側(cè)變得更小。面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a的弧矢形狀R在光源相對側(cè)較大，弧矢形狀R變化從而沿主掃描方向朝向光軸連續(xù)變小，并且在從光軸朝向光源側(cè)時變得更小，而在此過程的轉(zhuǎn)折點處變得更大。此外，面對將要掃描表面8的第二透鏡7的表面7b變化，從而使弧矢形狀R可以在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)不對稱變大。
此時，第一和第二透鏡6和7的所有表面6a，6b，7a和7b都是非球形表面，其中弧矢形狀R沿主掃描方向離開光軸變化，第一透鏡6的兩個面6a和6b和面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a的弧矢形狀R在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)不對稱變化，形成弧矢不對稱變化表面。另外，第一透鏡6的兩個面6a和6b被制成弧矢變形面，其中在光源側(cè)的弧矢形狀R被制成比在光軸上的弧矢形狀R大，在光源相對側(cè)的弧矢形狀R被制成比在光軸上的弧矢形狀R小，面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a被制成弧矢變形面，其中在光源側(cè)的弧矢形狀R被制成比在光軸上的弧矢形狀R大，第一透鏡6的兩個面6a和6b的弧矢形狀R變得比在光軸上的弧矢形狀R大的一側(cè)，和前述弧矢形狀R變得比在光軸上的弧矢形狀R小的一側(cè)都處在相對于光軸的相同側(cè)。因此在副掃描方向的像場彎曲和副掃描放大率的均勻性得到很好校正。
因此，在本實施例中的fθ透鏡系統(tǒng)9具有多個主和次不對稱表面，它們是子午不對稱表面，也是弧矢不對稱變化表面，如上所描述的一樣。
在本實施例中，為了很好地校正在主掃描方向的場曲和畸變，和在副掃描方向的場曲以及放大率波動，以及為了達到寬的視場角和整個裝置的緊湊性，最好能滿足至少下列條件之一。
(A1)當?shù)谝煌哥R6在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，fθ透鏡系統(tǒng)9在主掃描方向的光焦度被定義為Φm時，滿足條件0.85≤Φ1m/Φm≤1.3 …(1)條件表達式(1)是用于很好地校正在主掃描方向的場曲和fθ特性兩者的條件。如果條件表達式(1)背離，則使這些相配合將變得困難。如果特別是條件表達式(1)的上限值背離，則校正fθ特性將變得困難，如果條件表達式(1)的下限值背離，則校正場曲將變得困難。
在本實施例中，Φm＝0.00923，Φ1m＝0.00898，和Φ1m/Φm＝0.974用滿足上述條件表達式(1)的光焦度配置構(gòu)造所述透鏡系統(tǒng)。
(A2)當?shù)谝煌哥R6在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，第二透鏡7在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件-1.8≤Φ1s/Φ2s≤-0.4 …(2)條件表達式(2)是用于減小副掃描放大率的條件。如果條件表達式(2)背離，則使得校正在副掃描方向的像場彎曲變得很困難。如果條件表達式(2)的下限值背離，則減小副掃描放大率的效果將變得很小。
在本實施例中，Φ1s＝-0.02447，Φ2s＝0.04713，和Φ1s/Φ2s＝-0.519用滿足上述條件表達式(2)的光焦度配置構(gòu)造所述透鏡系統(tǒng)。
(A3)當?shù)谝煌哥R6在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，其在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，以及第二透鏡7在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，其在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件Φ1S＜Φ2m＜Φ1m＜Φ2s……(3)條件表達式(3)是用于滿足在主掃描方向和副掃描方向的場曲、fθ特性、以及副掃描放大率減小的條件。通過滿足條件表達式(3)，即使在緊湊型光掃描設(shè)備和緊湊型fθ透鏡系統(tǒng)中也可以滿足上述項目。如果條件表達式(3)背離，則同時滿足上述項目將變得很困難。
在本實施例中，Φ1m＝0.00898，Φ1s＝-0.02447，Φ2m＝3.03E-6，Φ2s＝0.04713，用滿足上述條件表達式(3)的光焦度配置構(gòu)造所述透鏡系統(tǒng)。
(A4)當?shù)谝煌哥R6在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，其在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和第二透鏡7在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，其在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件|Φ2m|＜|Φ1m|＜|Φ1s|＜|Φ2s| ……(4)條件表達式(4)是用于滿足在主掃描方向和副掃描方向的場曲、fθ特性、以及副掃描放大率減小的條件。通過滿足條件表達式(4)，即使在緊湊型光掃描設(shè)備和緊湊型fθ透鏡系統(tǒng)中也可以滿足上述項目。如果條件表達式(4)背離，則同時滿足上述項目將變得很困難。
在本實施例中，Φ1m＝0.00898，Φ1s＝-0.02447，Φ2m＝3.03E-6，Φ2s＝0.04713，用滿足上述條件表達式(4)的光焦度配置構(gòu)造所述透鏡系統(tǒng)。
通過滿足上述條件表達式(1)或/和(2)，就可能構(gòu)建一個掃描光學系統(tǒng)(光掃描設(shè)備)，其中在主掃描方向和副掃描方向的像場彎曲和fθ特性通過緊湊型fθ透鏡系統(tǒng)9而得到很好的校正，并且在副掃描方向的放大率的波動可以減小，從而將在副掃描方向?qū)劢惯\動的敏感度限制到較小的水平。
(A5)當fθ透鏡系統(tǒng)9的fθ系數(shù)被定義為k，在待掃描表面8的有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件k/W≤0.6 …(5)fθ系數(shù)(mm/rad)是這樣一個系數(shù)，即當視場角是θ(rad)和在待掃描表面8的圖像高度是Y(mm)時，通過它下列表達式關(guān)系能夠成立。
Y＝k×θ在此時，在主掃描方向，入射到偏轉(zhuǎn)裝置5的光束是平行光束，fθ系數(shù)k將變得等于fθ透鏡系統(tǒng)9的焦距。
在本實施例中，有效掃描寬度w＝214(mm)，fθ系數(shù)k＝110(mm/rad)，和k/W＝0.51所述透鏡系統(tǒng)是用滿足上述條件表達式(5)的寬視場角(±56.20)構(gòu)建的。
(A6)當從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到待掃描表面8的距離被定義為L，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件L/W≤0.8 …(6)在本實施例中，從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到將掃描的表面8的距離L＝134毫米，由此獲得L/W＝0.63，因此滿足上述條件表達式(6)，從而實現(xiàn)整個設(shè)備的緊湊性。
(A7)當從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到面對將掃描的表面8的第二透鏡7的表面7b的距離被定義為d，有效掃描寬度被定義為W，則滿足條件d/W≤0.2…(7)在本實施例中，從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到面對將掃描的表面8的透鏡7的表面7b的距離d＝30.72毫米，d/W＝0.14滿足上述條件表達式(7)，從而實現(xiàn)整個設(shè)備的緊湊性。
(A8)當從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到面對將掃描的表面8的第二透鏡7的表面7b的距離被定義為d，從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到將掃描的表面8的距離被定義為L，則滿足條件d/L≤0.25 …(8)在本實施例中，d/L＝0.23滿足上述條件表達式(8)，從而實現(xiàn)整個設(shè)備的緊湊性。
圖6顯示本實施例中在主掃描方向和副掃描方向的像場彎曲率、畸變(fθ特性)副掃描放大率。在圖6中，圖像高度的+(正)側(cè)指示光源側(cè)，它的-(負)側(cè)指示光源側(cè)的相對側(cè)。將會看到每個像差都被校正到幾乎沒有問題的水平。因此，可以提供一種光掃描設(shè)備，其中在待掃描表面8的整個有效掃描區(qū)域，在主掃描方向和副掃描方向的光斑直徑變得很均勻，于是始終能夠獲得很好的圖像。
(A9)當fθ透鏡系統(tǒng)9在主掃描方向的光焦度被定義為Φm，第二透鏡7在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，滿足條件-0.5≤Φ2m/Φm≤0.15 …(16)條件表達式(16)是用于構(gòu)建更緊湊的掃描光學裝置的條件。如果條件表達式(16)背離，將很難構(gòu)建更緊湊的掃描光學裝置。如果特別是條件表達式(16)的上限值背離，則將第二透鏡7放置于第一透鏡6的附近變得很困難。如果條件表達式(16)的下限值背離，則第一透鏡6的曲率變得非常尖銳，從而在主掃描方向的像差校正將變得很困難。
此外，第一透鏡6和第二透鏡7位于更靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的地方，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點。
<實施例2>
圖7A是根據(jù)本發(fā)明的實施例2的主要部件在主掃描方向的截面圖(主掃描剖面圖)，圖7B是在副掃描方向的圖7A的主要部件在副掃描方向的截面圖(副掃描剖面圖)。在圖7A和7B中，與圖1A和1B所示的元件相同的元件用相同的參考標記表示。
本實施例與前述實施例1的區(qū)別在于第一透鏡和第二透鏡(復曲面透鏡)6和7在副掃描方向的曲率半徑(弧矢形狀R)彼此不同。在其它點上，本實施例的結(jié)構(gòu)和光學功能基本上與實施例1的相同，因此獲得類似效果。
即，在根據(jù)本實施例的光掃描設(shè)備中，在副掃描剖面，第一透鏡6被制造成使其凹面面對多面反射鏡5的負彎月透鏡，第二透鏡7被制造成使其凹面面對多面反射鏡5的正彎月透鏡。因此，即使在緊湊型掃描光學系統(tǒng)中，其中的后側(cè)主平面位于更靠近待掃描表面8而不是第二透鏡7的位置，fθ透鏡系統(tǒng)9位于靠近多面反射鏡5的位置(d＝31.4毫米)，副掃描放大率被限制到一個較小值，即，β＝-3.21。因此，在副掃描方向?qū)裹c波動的敏感度和多面反射鏡表面傾斜的影響可以減小。
在此時，第一透鏡6面對多面反射鏡5的表面6a在主掃描方向的曲率半徑被定義為R1m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R1s，面對待掃描表面8的第一透鏡6的表面6b在主掃描方向的曲率半徑被定義為R2m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R2s，面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a在主掃描方向的曲率半徑被定義為R3m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R3s，面對待掃描表面8的第二透鏡7的表面7b在主掃描方向的曲率半徑被定義為R4m，前述表面在副掃描方向的曲率半徑被定義為R4s，則滿足條件R1m＜R2m＜0＜R4m＜R3m …(9)R2s＜R1s＜0…(10)R3s＜R4s＜0…(11)
R1m＜R1s＜0 …(12)R2s＜R2m＜0 …(13)|R4s|＜R4m …(14)條件表達式(9)是用于通過緊湊型fθ透鏡系統(tǒng)9很好地校正在主掃描方向的像場彎曲和fθ特性的條件，條件表達式(10)和(11)是用于減小在副掃描方向放大率的條件。條件表達式(12)、(13)和(14)是有效滿足在副掃描方向像場彎曲的條件。
圖8顯示第一透鏡6的表面6a和6b在弧矢方向的曲率半徑R(Rs)的偏移的示圖，圖9是顯示第二透鏡7的表面7a和7b在弧矢方向的曲率半徑R(Rs)的偏移的示圖。第一透鏡6的表面6a和6b在弧矢方向的曲率半徑R在光源側(cè)較大，并在沿主掃描方向朝向光軸連續(xù)變小，在朝向光源側(cè)的相對側(cè)變得更小。面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a弧矢方向的曲率半徑R在光源裝置1側(cè)較大，在沿主掃描方向朝向光軸連續(xù)變小，并且在從光軸朝向光源相對側(cè)變成恒定。此外，面對待掃描表面8的第二透鏡7的表面7b在弧矢方向的曲率半徑R變化，從而使在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)對稱變大。
此時，第一和第二透鏡6和7的所有表面6a，6b，7a和7b都是非球面表面，其中弧矢半徑R(弧矢方向的曲率半徑)離開光軸沿主掃描方向改變，第一透鏡6的兩個面6a和6b和面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a的弧矢半徑R在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)不對稱變化，形成弧矢不對稱變化表面。另外，第一透鏡6的兩個表面6a和6b被制成弧矢變形面，其光源側(cè)的弧矢半徑R被制成比在光軸上的弧矢半徑R大，在光源相對側(cè)的弧矢半徑R被制成比在光軸上的弧矢半徑R小，并且面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a被制成弧矢變形面，其光源側(cè)矢狀半徑R被制成比在光軸上的弧矢半徑R大，在光源相對側(cè)的弧矢半徑R等于光軸上的弧矢半徑R(在弧矢方向的曲率半徑恒定)，第一透鏡6的兩個表面6a和6b的弧矢半徑R大于光軸上弧矢半徑R的一側(cè)，和它們小于光軸上弧矢半徑R的一側(cè)都處于相對于光軸的相同側(cè)。此外，第一透鏡6的兩個表面6a和6b的弧矢半徑R大于光軸上的弧矢半徑R的一側(cè)，和面對多面反射鏡5的第二透鏡7的表面7a的弧矢半徑大于光軸上弧矢半徑R的一側(cè)相對于光軸一致。因此在副掃描方向的像場彎曲和副掃描放大率的均勻性得到很好校正。
這里的“弧矢半徑”是指弧矢方向的曲率半徑。
下面的表2顯示代表在本實施例中的fθ透鏡系統(tǒng)9的非球面形狀的各個系數(shù)和其它特性。
圖10顯示本發(fā)明的實施例中在主掃描方向和副掃描方向的場曲、畸變(fθ特性)和副掃描放大率。在圖10中，圖像高度的+(正)側(cè)指示光源側(cè)，它的-(負)側(cè)指示光源側(cè)的相對側(cè)。將會看到每個像差都被校正到幾乎沒有問題的水平。因此，在待掃描表面8的整個區(qū)域，在主掃描方向和副掃描方向的光斑直徑變得很均勻，從而可以提供一種始終能夠獲得很好圖像的光掃描設(shè)備。
<實施例3>
圖11A是本發(fā)明實施例3的多光束掃描設(shè)備在主掃描方向的主要部件截面圖(主掃描剖面圖)，圖11B是圖11A在副掃描方向的主要部件截面圖(副掃描剖面圖)。在圖11A和11B中，與圖7A和7B所示元件相同的元件用相同的參考標記表示。
本實施例與前述實施例2的區(qū)別在于光源裝置1由發(fā)射兩束光的多半導體激光器構(gòu)成，第一透鏡和第二透鏡(復曲面透鏡)6和7在副掃描方向的曲率半徑(弧矢半徑R)彼此不同。在其它點上，本實施例的結(jié)構(gòu)和光學功能基本上與實施例2的相同，因此獲得類似的效果。
即，在本實施例中，從半導體激光器31發(fā)射的兩束光，其光通量由孔徑光闌3加以限制，通過準直透鏡2轉(zhuǎn)變成基本上平行的光，并進入柱面透鏡4。進入到柱面透鏡4的基本平行光束的主掃描截面部分照原樣出射。在副掃描截面，該光束通過柱面透鏡4會聚并作為基本上是線性圖像(在主掃描方向延伸的線性圖像)成像到光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a。由光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a反射和偏轉(zhuǎn)的兩束光束，通過第一和第二透鏡6和7在光敏鼓的表面8上成像為光斑形狀，光偏轉(zhuǎn)器5沿箭頭A方向旋轉(zhuǎn)，從而以等速沿箭頭B方向(主掃描方向)光學掃描光敏鼓的表面8。因此，圖象記錄形成于作為記錄介質(zhì)的光敏鼓的表面8上。
在使用多光束的光掃描設(shè)備中，最好使各光束掃描的行之間的間距保持恒定，并且重要的是在副掃描方向的場曲和副掃描放大率在每個圖像高度是一致的。于是，在本實施例中，如圖12和13所示，優(yōu)選設(shè)置第一和第二透鏡6和7在副掃描方向的曲率半徑。
圖12是顯示第一透鏡6的兩個表面6a和6b的弧矢半徑R(Rs)的偏差的示圖，圖13是表示第二透鏡7的表面7a和7b的弧矢半徑R(Rs)的偏差的示圖。
在本實施例中，如圖12和13所示，構(gòu)成fθ透鏡系統(tǒng)9的第一和第二透鏡6和7的所有表面6a，6b，7a和7b被制造成弧矢變化表面，其上副掃描方向曲率半徑的尺寸之間關(guān)系在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)變化，并且制成弧矢不對稱變化表面，其在副掃描方向的曲率半徑在通過光軸的垂直方向(主掃描方向)不對稱變化。
下面的表3顯示代表在本實施例的fθ透鏡系統(tǒng)9的非球形面形狀的各個系數(shù)和其它特性。
圖14顯示在本實施例中的主掃描方向和副掃描方向的場曲、畸變(fθ特性)和副掃描放大率。圖像高度的+(正)側(cè)指示光源側(cè)，它的-(負)側(cè)指示光源側(cè)的相對側(cè)。如圖14所示，在副掃描方向的場曲和放大率波動被很好校正，并且可以提供一種多光束掃描裝置，其中的fθ透鏡系統(tǒng)9可以構(gòu)造成在副掃描方向的掃描行之間隔和光斑直徑始終保持恒定，因此始終保持良好。
<實施例4>
圖15A是根據(jù)本發(fā)明實施例4的多光束掃描設(shè)備在主掃描方向的主要部件截面圖(主掃描截面圖)，圖15B是圖15A在副掃描方向主要部件的截面圖(副掃描截面圖)。在圖15A和15B中，與圖11A和11B所示元件相同的元件用相同的參考標記表示。
本實施例與前述實施例3的區(qū)別在于從光源裝置31發(fā)射的兩束光束是弱會聚光。在其它點上，本實施例的結(jié)構(gòu)和光學功能基本上與實施例3的相同，因此獲得類似效果。
即，在圖15A中，數(shù)標42代表將從光源裝置31發(fā)射的光束轉(zhuǎn)變成弱會聚光的聚光鏡。
在本實施例中，從半導體激光器31發(fā)出的兩束光束其光通量被孔徑光闌3限制，經(jīng)由聚光鏡42轉(zhuǎn)變成弱會聚光束，并進入柱面透鏡4。進入柱面透鏡4的基本平行光束的主掃描截面部分照原樣出射。此外，在副掃描截面，光束會聚并作為基本上線性圖像(在主掃描方向延伸的線性圖像)成像在光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a。由光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a反射和偏轉(zhuǎn)的兩束光束，通過第一和第二透鏡6和7在光敏鼓的表面8上成像為光斑形狀，光偏轉(zhuǎn)器5沿箭頭A方向旋轉(zhuǎn)，從而以等速沿箭頭B方向(主掃描方向)光學掃描光敏鼓的表面8。因此，圖像記錄形成于作為記錄介質(zhì)的光敏鼓的表面8上。
在本實施例中，從多個半導體激光器31發(fā)出的兩束光束，經(jīng)由聚光鏡42轉(zhuǎn)變成弱會聚光束，并共享fθ透鏡系統(tǒng)9的光焦度。在主掃描方向，第一透鏡6被制成正彎月透鏡，其凹面面對多面反射鏡5，第二透鏡7的光軸附近被制成為弱負彎月透鏡，其凸面面對多面反射鏡5。因此，從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)表面5a到待描表面8的距離L(全長)，以及從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到面對待掃描表面8的第二透鏡7的表面7b之間的距離d(透鏡最后表面位置)被設(shè)置得較緊湊。
在本實施例中，全長L＝130毫米，透鏡最后表面位置d＝30.00毫米，從而提供一種較前述實施例1到3更緊湊的多光束掃描設(shè)備。
在本實施例中，如前述實施例1到3，第一透鏡6在主掃描方向的光焦度被制成比第二透鏡7在主掃描方向的光焦度大，從而提供一種即使在緊湊型光掃描設(shè)備中也能很好地校正在主掃描方向的場曲特性和fθ特性的結(jié)構(gòu)。
另外，在本實施例中，每個元件被設(shè)置成使得當從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到聚光鏡42的會聚點的距離被定義為S，fθ透鏡系統(tǒng)9的fθ系數(shù)被定義為k，則滿足條件
|S|/k≥5 …(15)條件表達式(15)是用于消除在多光束照射光敏鼓時由會聚光束在主掃描方向的晃動引起的主掃描方向晃動的條件。如果條件表達式(15)背離，則從光源裝置發(fā)射的光束的會聚程度將變得很嚴重，因此會聚光束主掃描方向的晃動將變得太大，這就不可能消除在光束入射到光敏鼓上時產(chǎn)生的主掃描方向晃動。
在本實施例中，從多面反射鏡5的偏轉(zhuǎn)面5a到通過聚光鏡42后的會聚光束會聚點的距離是S＝751毫米，fθ系數(shù)k＝109(mm/rad)，并且|S|/k＝6.89，從而滿足上述條件表達式(15)，因此由會聚光束引起的兩束光之間的晃動被限制到基本上沒有問題的范圍內(nèi)。
下面的表4顯示表示本實施例中fθ透鏡的非球面形狀的各個系數(shù)和其它特性。
圖16表示在主掃描方向和副掃描方向的場曲、畸變(fθ特性)和副掃描放大率。在圖16中，圖像高度的+(正)側(cè)指示光源側(cè)，它的-(負)側(cè)指示光源側(cè)的相對側(cè)。將會看到每個像差都被校正到幾乎沒有問題的水平。因此，在待掃描表面8的整個區(qū)域，在主掃描方向和副掃描方向的光斑直徑變得很均勻，從而可以提供一種始終能夠獲得良好圖像的多光束光掃描設(shè)備。
圖11C顯示根據(jù)實施例3和4的多個半導體激光器的各個配置。如圖11C所示，兩個發(fā)射點A和B在主掃描方向和副掃描方向都具有間隙。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于具有三個或多個發(fā)射點的光學裝置。
<實施例5>
本發(fā)明并不僅限于雙透鏡系統(tǒng)，其中上面所示的實施例2的fθ透鏡系統(tǒng)9包括第一透鏡6和第二透鏡7。在第一透鏡6和第二透鏡7之間可以放置一個或多個透鏡。
即，本發(fā)明的掃描光學裝置9可以包括三個或多個透鏡。
圖19A和19B顯示了其中的fθ透鏡系統(tǒng)9是三透鏡系統(tǒng)的例子。
圖19A是根據(jù)本發(fā)明實施例5的光掃描設(shè)備在主掃描方向的主要部件的截面圖(主掃描截面圖)，圖19B是圖19A在副掃描方向的主要部份的截面圖(副掃描截面圖)。在圖19A和19B中，與圖1A和1B所示元件相同的元件用相同的參考標記表示。
本實施例與前述實施例2的區(qū)別在于在第一透鏡6和第二透鏡7(都是復曲面透鏡)之間放置了一個第三透鏡10。在其它點上，本實施例的結(jié)構(gòu)和光學功能基本上與實施例2的相同，因此獲得類似效果。
此外，第一透鏡6、第二透鏡7和第三透鏡10位于更靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的位置，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點。
即，在主掃描方向，第一透鏡6被制成正彎月透鏡，其凹面面對多面反射鏡5，第二透鏡7的光軸附近被制成為彎月透鏡，其凸面面對多面反射鏡5并且光焦度很小，并且三個透鏡中第一透鏡6在主掃描方向的光焦度最大，從而提供了一種結(jié)構(gòu)，即使在緊湊的光掃描裝置中也能夠很好地校正在主掃描方向的像場彎曲特性，和fθ特性。
此外，在副掃描截面，第一透鏡6被制成負彎月透鏡，其凹面面對多面反射鏡5，第二透鏡7被制成為正彎月透鏡，其凹面面對多面反射鏡5。因此，即使在緊湊的光掃描裝置中，其中后側(cè)主平面位于更靠近待掃描表面8而距第二透鏡7較遠，其在副掃描方向的放大率也被限制到一個較小的水平。因此，在副掃描方向?qū)咕嗖▌拥拿舾卸群投嗝娣瓷溏R表面傾斜的影響可被減小。
如果本發(fā)明被設(shè)計成如下，最靠近多面反射鏡5的第一透鏡6在主掃描方向具有正光焦度，在副掃描方向具有負光焦度，并且在三個透鏡6、7和10中，最靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的第一透鏡6在主掃描方向的光焦度最大，最靠近待掃描表面8的第二透鏡7在副掃描方向具有正屈光焦度，則即使fθ透鏡系統(tǒng)9靠近偏轉(zhuǎn)裝置5，fθ透鏡系統(tǒng)9的主平面位置也可以靠近待掃描表面8的位置，并且可以實現(xiàn)其副掃描放大率被限制得很低的緊湊型光掃描設(shè)備。
即，假定通過縮短從多面反射鏡5到fθ透鏡系統(tǒng)9的前側(cè)主平面的距離使fθ透鏡系統(tǒng)9的尺寸縮小至K，最好在三個透鏡中，最靠近多面反射鏡5的第一透鏡6在主掃描方向的光焦度為最大，并且在副掃描方向，最好成為這樣一個結(jié)構(gòu)，即減小尺寸縮小了的fθ透鏡系統(tǒng)9在副掃描方向的偏心敏感度，而使第一透鏡具有負光焦度，使第二透鏡具有正光焦度。
此外，至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的第三透鏡10可以由一個至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的反射鏡，或一個至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的衍射光學元件取代。
本實施例也可以應(yīng)用于多半導體激光器中。
同樣，在本實施例5中，實施例1的條件表達式(3)、(4)、(5)、(6)和(9)到(14)成立。
同樣，在如上所述的本實施例5中，可以獲得與實施例2相似的效果。
另外，當如圖19A和19B中所示，第一透鏡6、第二透鏡7和第三透鏡10位于更靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的地方，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點時，實施例1中的條件表達式(7)和(8)在實施例5中也成立。
<實施例6>
本發(fā)明并不僅限于雙透鏡系統(tǒng)，其中上面所示的實施例1到4的掃描光學裝置9包括第一透鏡6和第二透鏡7。實施例1到4中的第一透鏡6和第二透鏡7之一也可以由一個至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的反射鏡，或一個至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的衍射光學元件取代。
并且，第一透鏡6和第二透鏡7都可以用反射鏡或衍射光學元件取代。
即，在掃描光學裝置中，最靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的第一光學元件并不僅限于第一透鏡6，而可以是在主掃描方向具有正光焦度，在副掃描方向具有負光焦度的反射鏡或衍射光學元件。最靠近待掃描表面8的第二光學元件不限于第二透鏡7，也可以是在副掃描方向具有正光焦度的反射鏡或衍射光學元件。
然而，最靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的第一光學元件在主掃描方向的光焦度為最大。
另外，本發(fā)明的掃描光學裝置不限于由第一光學元件和第二光學元件組成的雙透鏡系統(tǒng)。
如實施例5中一樣，一種至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的一個或多個鏡子，或至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的衍射光學元件的光學元件，或至少在主掃描方向和副掃描方向之一具有光焦度的透鏡，可以設(shè)置在第一光學元件和第二光學元件之間。
同樣，在如上所述的本實施例6中，可以獲得與實施例1相似的結(jié)果。
此外，在本實施例中，第一光學元件和第二光學元件可以設(shè)置在偏轉(zhuǎn)裝置5和待掃描表面之間，并不局限于如下形式，即第一透鏡6和第二透鏡7位于更靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的地方，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點這樣的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還可用于形成這樣一種結(jié)構(gòu)，其中最靠近待掃描表面的第二光學元件位于更靠近待掃描表面8的位置，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點。
然而，優(yōu)選地當考慮到副掃描放大率減小的效應(yīng)時，在第一光學元件和第二光學元件位于更靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的位置，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點這樣的結(jié)構(gòu)中，能更明顯地獲得本發(fā)明的效果。
同樣，在本實施例6中，實施例1的條件表達式(3)、(4)、(5)和(6)成立。
另外，當?shù)谝还鈱W元件和第二光學元件位于更靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的位置，而不是更靠近從偏轉(zhuǎn)裝置5的偏轉(zhuǎn)表面到待掃描表面8的距離的中點時，實施例1中的條件表達式(7)和(8)在實施例6中也成立。
如果最靠近偏轉(zhuǎn)裝置5的第一光學元件是衍射光學元件，為了校正在主掃描方向的場曲，當面對偏轉(zhuǎn)裝置5的衍射光學元件的衍射表面在主掃描方向的光焦度被定義為Φd1，面對待掃描表面8的衍射光學元件的衍射表面在主掃描方向的光焦度被定義為Φd2，最好滿足條件Φd1×Φd2＜0|Φd2|＞|Φd1|(成像設(shè)備)圖17是顯示本發(fā)明的成像設(shè)備的實施例在副掃描方向主要部件的截面圖。在圖17中，參考數(shù)標104代表成像設(shè)備。代碼數(shù)據(jù)Dc從諸如個人計算機等外設(shè)117輸入到該成像設(shè)備114中。通過在設(shè)備中的打印機控制器111將該代碼數(shù)據(jù)Dc轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)(點數(shù)據(jù))Di。該圖像數(shù)據(jù)Di被輸入到具有實施例1到6中所示結(jié)構(gòu)的光掃描元件100中。根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)Di調(diào)制的光束103從該光掃描元件100中發(fā)出，并且由該光束103沿主掃描方向掃描光敏鼓101的光敏表面。
作為靜電潛像承載元件(光敏元件)的光敏鼓101由電機115順時針方向旋轉(zhuǎn)。通過這種旋轉(zhuǎn)，光敏鼓101的光敏表面在與主掃描方向正交的副掃描方向相對于光束103移動。在光敏鼓101上，設(shè)有用于向光敏鼓101的表面均勻充電的充電輥102，從而接觸該表面。由光掃描元件100掃描的光束103可以施加到由充電輥102充電的光敏鼓101的表面。
如前所述，在圖像數(shù)據(jù)Di的基礎(chǔ)上調(diào)制光束103，通過該施加到光敏鼓101表面的光束103，在光敏鼓101的表面形成靜電潛像。該靜電潛像作為調(diào)色劑圖像由顯影裝置107顯影，顯影裝置107位于相對于光敏鼓101的旋轉(zhuǎn)方向在光束103施加位置的更下游的位置與光敏鼓101靠接。
由顯影裝置107顯影的調(diào)色劑圖像由轉(zhuǎn)印輥108轉(zhuǎn)印到作為轉(zhuǎn)印材料的紙張112上，其中轉(zhuǎn)印輥108位于光敏鼓101的下方，從而與光敏鼓101相對。紙張112存放在位于光敏鼓101的前方(圖17中右方)的紙盒109內(nèi)，但也可以手動送紙。輸送輥110位于紙盒109的一側(cè)末端部分，將紙盒109內(nèi)的紙張112輸送到傳送通路中。
已經(jīng)通過上述方式轉(zhuǎn)印有未定影調(diào)色劑圖像的紙張112，被更進一步傳送至位于光敏鼓101后方(圖17中左方)的定影裝置。定影裝置包括其中具有定影加熱器(未顯示)的定影輥113和設(shè)置成與定影輥113壓力接觸的壓力輥114，并且在通過定影輥113和壓力輥114之間的壓力接觸部分對紙張加壓的同時，加熱從轉(zhuǎn)印部分傳送來的紙張112，從而將未定影調(diào)色劑定影到紙張112上。卸紙輥116位于定影輥113的后部，用于從成像設(shè)備中卸出已定影的紙張112。
盡管未在圖17中顯示，打印機控制器111不僅進行前述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而且控制成像設(shè)備中的多種部件，包括光掃描單元中的電機115，和多面反射鏡電機等等，這在后面將有描述。
根據(jù)本發(fā)明，如前所述，從光源裝置發(fā)射的光束由具有多個透鏡的光掃描裝置通過偏轉(zhuǎn)裝置成像到待掃描表面，適當?shù)卦O(shè)置多個透鏡的形狀，從而使在主掃描方向的場曲和畸變，以及在副掃描方向的場曲和放大率波動可以得到很好地校正，因此可以獲得一種盡管結(jié)構(gòu)緊湊，但仍然其副掃描放大率被限制得很低適用于高分辨率打印的光掃描裝置，和使用這種光掃描裝置的成像設(shè)備。
特別是，根據(jù)權(quán)利要求1、29和56的發(fā)明，在主掃描方向和副掃描方向的場曲均勻性，fθ特性和副掃描放大率可得到很好的校正，副掃描放大率可限制得很小，并且在副掃描方向?qū)劢共▌拥拿舾卸纫脖粶p小。
另外，在主掃描方向的場曲和fθ特性可得到很好的校正，并且在緊湊型光掃描裝置中，前面提到的像差也同樣可得到很好地校正。
根據(jù)本發(fā)明，在主掃描方向的場曲和fθ特性可得到很好的校正，并且在緊湊型光掃描裝設(shè)備中，前面提到的像差也同樣可得到很好地校正。
根據(jù)本發(fā)明，在主掃描方向的場曲和fθ特性可得到更好的校正，并且在緊湊型光掃描裝設(shè)備中，前面提到的像差也同樣可得到很好地校正。
根據(jù)本發(fā)明，由偏轉(zhuǎn)裝置引起的在主掃描方向的場曲以及fθ特性的不對稱可得到校正。
根據(jù)本發(fā)明，對由偏轉(zhuǎn)裝置引起的在主掃描方向的場曲特性和fθ特性的不對稱的校正效果可以很大。
根據(jù)本發(fā)明，由偏轉(zhuǎn)裝置引起的在副掃描方向的場曲特性和副掃描放大率的不對稱可得到校正。
根據(jù)本發(fā)明，對由偏轉(zhuǎn)裝置引起的在副掃描方向的場曲特性和副掃描放大率的不對稱的校正效果可以很大。
根據(jù)本發(fā)明，在一個或多個表面上，副掃描方向的曲率半徑向相同方向彎曲，因此，對由偏轉(zhuǎn)裝置引起的在副掃描方向的場曲特性和副掃描放大率的不對稱的校正效果可以很大。
根據(jù)本發(fā)明，對由偏轉(zhuǎn)裝置在主掃描方向和副掃描方向的場曲特性和fθ特性以及副掃描放大率的不對稱的校正效果可以很大。
根據(jù)本發(fā)明，在主掃描方向的寬視場角區(qū)域的場曲和fθ特性可得到滿足。
根據(jù)本發(fā)明，由于偏轉(zhuǎn)裝置的偏心導致的晃動可得到校正。
根據(jù)本發(fā)明，在施加多光束到光敏鼓上時產(chǎn)生的主掃描方向晃動可通過匯聚光束在主掃描方向的晃動而消除。
權(quán)利要求
1.一種光掃描設(shè)備，包括入射光學裝置，用于將從光源裝置發(fā)射的光束入射到偏轉(zhuǎn)裝置；以及掃描光學裝置，用于將從偏轉(zhuǎn)裝置反射和偏轉(zhuǎn)的光束成像到待掃描表面，其特征在于所述掃描光學裝置在所述偏轉(zhuǎn)裝置一側(cè)具有一第一透鏡，在所述待掃描表面一側(cè)具有一第二透鏡，所述第一和第二透鏡每個都包括一個復曲面透鏡，其兩面都具有復曲面；所述第一透鏡在副掃描方向具有負光焦度，所述第二透鏡在副掃描方向具有正光焦度，以及所述第一透鏡和第二透鏡位于相對于從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面之間距離的中點更靠近所述偏轉(zhuǎn)裝置的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當所述掃描光學裝置在主掃描方向的光焦度被定義為Φm，所述第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，滿足條件-0.5≤Φ2m/Φm≤0.15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述第一和第二透鏡每個都是非球面透鏡，其兩個表面的主掃描截面形狀都是非弧形形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述掃描光學裝置具有多個子午非對稱表面，其主掃描截面形狀通過光軸沿主掃描方向不對稱變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光掃描設(shè)備，其特征在于所述子午非對稱表面形成在所述第二透鏡的面對著待掃描表面的透鏡表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述第一和第二透鏡每個都是非球面透鏡，其兩個表面在副掃描方向的曲率半徑在通過光軸的至少一側(cè)沿主掃描方向、向著離開光軸的方向連續(xù)變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述掃描光學裝置具有多個弧矢不對稱變化表面，其副掃描方向的曲率半徑在通過光軸的主掃描方向不對稱地變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光掃描設(shè)備，其特征在于所述多個弧矢不對稱變化表面中的兩個或兩個以上是弧矢變形表面，其副掃描方向的曲率半徑的大小在通過光軸的主掃描方向上不同，在所述兩個或兩個以上的弧矢變形表面上，在副掃描方向的曲率半徑變得比在光軸上的曲率半徑大的側(cè)面都處于相對于光軸的同一側(cè)，或者在副掃描方向的曲率半徑變得比在光軸上的曲率半徑小的側(cè)面都處于相對于光軸的同一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述掃描光學裝置具有多個主和次不對稱表面，其為子午不對稱表面，并且也是弧矢不對稱變化表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當所述第一透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，所述掃描光學裝置在主掃描方向的光焦度被定義為Φm時，滿足條件0.85≤Φ1m/Φm≤1.3。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當所述第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，所述第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件-0.8≤Φ1s/Φ2s≤-0.4。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當所述第一透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，所述第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和所述第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m時，所述第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件Φ1s＜Φ2m＜Φ1m＜Φ2s。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當所述第一透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ1m，所述第一透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ1s，和所述第二透鏡在主掃描方向的光焦度被定義為Φ2m，以及所述第二透鏡在副掃描方向的光焦度被定義為Φ2s時，滿足條件|Φ2m|＜|Φ1m|＜|Φ1s|＜|Φ2s|。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當面對著偏轉(zhuǎn)裝置的所述第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑和其在副掃描方向的曲率半徑被分別定義為R1m和R1s，面對著待掃描表面的所述第一透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑和其在副掃描方向的曲率半徑被分別定義為R2m和R2s，面對著偏轉(zhuǎn)裝置的所述第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑和其在副掃描方向的曲率半徑被分別定義為R3m和R3s，以及面對著待掃描表面的所述第二透鏡表面在主掃描方向的曲率半徑和其在副掃描方向的曲率半徑被分別定義為R4m和R4s時，滿足條件R1m＜R2m＜0＜R4m＜R3mR2s＜R1s＜0R3s＜R4s＜0R1m＜R1s＜0R2s＜R2m＜0|R4s|＜R4m。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述第一和第二透鏡的全部表面的有效端部比透鏡表面頂點更偏移向所述偏轉(zhuǎn)裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當所述掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k，它的有效掃描寬度被定義為W，滿足條件k/W≤0.6。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到所述待掃描表面的距離被定義為L，有效掃描寬度被定義為W，滿足條件L/W≤0.8。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于，當從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對所述待掃描表面的所述第二透鏡表面的距離被定義為d，有效掃描寬度被定義為W時，滿足條件d/W≤0.2。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于當從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到面對所述待掃描表面的所述第二透鏡表面的距離被定義為d，從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到所述待掃描表面的距離被定義為L時，滿足條件d/L≤0.25。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述第一透鏡是彎月透鏡，其在主掃描方向上的形狀使它的凸面面對所述待掃描表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于所述入射光學裝置具有聚光鏡，用于將從所述光源裝置發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成基本平行的光束。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的光掃描設(shè)備，其特征在于從所述光源裝置發(fā)出多束光束。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的光掃描設(shè)備，其特征在于所述入射光學裝置具有聚光鏡，用于將從所述光源裝置發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成會聚光束。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的光掃描設(shè)備，其特征在于當從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到所述聚光鏡的會聚點的距離被定義為S，所述掃描光學裝置的fθ系數(shù)被定義為k時，滿足條件|S|/k≥5。
25.一種成像裝置，設(shè)置有上述權(quán)利要求1到24的任意一種光掃描設(shè)備；設(shè)置在待掃描表面上的光敏元件；用于將通過由所述光掃描設(shè)備的掃描光束形成于所述光敏元件上的靜電潛像顯影成為調(diào)色劑圖像的顯影裝置；用于把所述顯影的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上的轉(zhuǎn)印裝置；和用于定影轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上的調(diào)色劑圖像的定影裝置。
26.一種成像裝置，設(shè)置有上述權(quán)利要求1到24的任意一種光掃描設(shè)備；和打印機控制器，用于把從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為圖像信號，并將其輸入到所述光掃描設(shè)備。
全文摘要
一種光掃描設(shè)備，包括入射光學裝置，用于將從光源裝置發(fā)射的光束入射到偏轉(zhuǎn)裝置；以及掃描光學裝置，用于將從偏轉(zhuǎn)裝置反射和偏轉(zhuǎn)的光束成像到待掃描表面，其特征在于所述掃描光學裝置在所述偏轉(zhuǎn)裝置一側(cè)具有一第一透鏡，在所述待掃描表面一側(cè)具有一第二透鏡，所述第一和第二透鏡每個都包括一個復曲面透鏡，其兩面都具有復曲面；所述第一透鏡在副掃描方向具有負光焦度，所述第二透鏡在副掃描方向具有正光焦度，以及所述第一透鏡和第二透鏡位于相對于從所述偏轉(zhuǎn)裝置的偏轉(zhuǎn)面到待掃描表面之間距離的中點更靠近所述偏轉(zhuǎn)裝置的位置。
文檔編號G02B26/12GK1624519SQ20041010112
公開日2005年6月8日 申請日期2001年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月25日
發(fā)明者石原圭一郎 申請人:佳能株式會社