CN102298210B - 光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光扫描装置，其可以低价制造。该光扫描装置(10)是对感光体滚筒(20)进行光束扫描。光源(12)发射出光束(B(B0))。准直仪透镜(14)及自由曲面透镜(16)对光源(12)放射的光束(B(B0))进行聚光。偏转器(18)具备由多个反射面构成的多面反射体，而且，利用该多面反射体的旋转，使通过准直仪透镜(14)及自由曲面透镜(16)的光束(B0)偏转。偏转器(18)与感光体滚筒(20)之间不设置光学元件，该光学元件是使光束(B0)聚光或发散的光学元件。根据自由曲面透镜(16)的y轴方向上的光束(B0)的通过位置，自由曲面透镜(16)对该光束(B0)产生不同的球面像差。通过自由曲面透镜(16)的光束(B0)向相邻的三个以上的反射面入射。

Description

光扫描装置

技术领域

本发明涉及一种光扫描装置，特别是对感光体滚筒进行照射，形成静电潜影的光扫描装置。

背景技术

作为现有的光扫描装置，例如，公知的专利文献1中所记载的柱状物镜型光扫描光学系统(以下简称“光扫描光学系统”)。该光扫描光学系统中的多面反射体具有圆筒面或球面的反射面。因此，多面反射体与感光滚筒之间必须设计的扫描透镜是可以省略的。

但是，因为所述光扫描光学系统的多面反射体的反射面不是平面，存在制造成本高的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-241094号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供可以低价制造的光扫描装置。

涉及本发明的一个形态的光扫描装置，该光扫描装置是对被扫描面进行光束扫描，其特征在于，该光扫描装置包括：光源，放射光束；光学系统，对所述光源放射的光束进行聚光；偏转部，该偏转部包括由多个反射面构成的多面反射体，并且，利用该多面反射体的旋转，使通过所述光学系统的所述光束偏转，在所述偏转部和所述被扫描面之间不设置光学元件，该光学元件是为了使光束聚光和发散的光学元件，所述光学系统是，根据该光学系统的主扫描方向的所述光束的通过位置，对该光束产生不同的球面像差。通过所述光学系统的所述光束向相邻的三个以上的所述反射面入射。

利用本发明，能够低价制造光扫描装置。

附图说明

图1是表示涉及第一实施形态的光扫描装置的结构图；

图2是表示从y轴方向俯视的光扫描装置的图；

图3是表示从z轴方向俯视的光扫描装置的图；

图4是表示从x轴方向俯视的光扫描装置的图；

图5是表示偏转器及光束B的图；

图6是表示偏转器及光束B的图；

图7是表示偏转器及光束B的图；

图8是表示涉及第一实施例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图；

图9是表示涉及第一比较例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图；

图10是表示涉及第一比较例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图11是表示涉及第一实施例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图12是表示涉及第一实施例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图13是表示涉及第一实施例的光扫描装置中，形成测试图时的评价面上的光量分布的曲线图；

图14是表示涉及第一实施例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图15是表示涉及第一实施例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图16是表示涉及第一比较例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图17是表示涉及第一比较例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图18是表示涉及第一实施例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图；

图19是表示涉及第一比较例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图；

图20是表示涉及第二实施例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图；

图21是表示涉及第二比较例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图；

图22是表示涉及第二比较例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图23是表示涉及第一实施例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图24是表示涉及第二实施例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图25是表示涉及第二实施例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图26是表示涉及第二比较例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图27是表示涉及第二比较例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图28是表示涉及第二实施例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图；

图29是表示涉及第二比较例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图；

图30是表示涉及第三实施例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图；

图31是表示涉及第三实施例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图32是表示涉及第三实施例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图33是表示涉及第三实施例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图34是表示涉及第三实施例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图；

图35是表示涉及第三实施形态的光扫描装置的结构图；

图36是表示涉及第四实施例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图；

图37是表示涉及第四实施例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图；

图38是表示涉及第四实施例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图39是表示涉及第四实施例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图；

图40是表示涉及第四实施例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图。

附图标记

10 光扫描装置

12 光源

14 准直仪透镜

15，16’轴对称非球面透镜

16 自由曲面透镜

17 光学系统

18 偏转器

20 感光体滚筒

具体实施方式

以下，对涉及本发明的实施形态的光扫描装置进行说明。

(光扫描装置的结构)

以下，参考图纸，对涉及本发明的第一实施形态的光扫描装置进行说明。图1表示涉及第一实施形态的光扫描装置10的结构图。图1中，感光体滚筒20的主扫描方向是y轴方向，多面反射体的旋转轴的延伸方向是z轴方向，与y轴及z轴正交的方向是x轴方向。图2是表示从y轴方向俯视的光扫描装置10的图。

光扫描装置10是，光束B沿y轴方向对感光体滚筒20进行扫描，如图1及图2所表示，该光扫描装置包括：光源12、准直仪透镜14、自由曲面透镜16及偏转器18。光源12放射光束B0，例如，由激光二极管构成。

准直仪透镜14及自由曲面透镜16构成光学系统17，该光学系统17使扩散光的光束B0进行聚光在感光体滚筒20上成像。准直仪透镜14是玻璃的轴对称的非球面透镜。自由曲面透镜16是树脂的非轴对称透镜。自由曲面16的光源12侧的面是自由曲面。自由曲面是非旋转对称的形状。更详细的说，自由曲面有二个对称面，该二个对称面的法线相互正交。一个对称面的法线与偏转器18的多面反射体的旋转轴正交。

偏转器18包括多面反射体，该多面反射体是由多个平面的反射面构成，并且，利用多面反射体的旋转，通过准直仪透镜14及自由曲面透镜16的光束B发生偏转。而且，光束B是光束B0的一部分，在后述中会详细说明。

另外，偏转器18与感光体滚筒20之间不设置使光束B聚光的透镜、反射镜等的光学元件。

感光体滚筒20利用未图示的马达等的驱动装置，以规定速度进行旋转驱动。光束B的主扫描和感光体滚筒20的旋转产生的副扫描形成二维的静电潜影。

但是，如以下所说明的，光扫描装置10中，根据感光体滚筒20上光束B的照射位置，通过自由曲面透镜16入射到感光体滚筒20的光束B的光程的长度变化。图3及图4表示从z轴方向俯视的光扫描装置10的图。图3中，光束B向感光体滚筒20的y轴方向的负方向侧的端部照射。图4中，光束B向感光体滚筒20的y轴方向的中央部照射。以下，从z轴方向俯视时，把利用偏转器18偏转的光束B与x轴之间的角度称为偏转角θ。偏转角θ沿逆时针旋转为正。

可以知道，图3中通过自由曲面透镜16后到向感光体滚筒20入射的光束B的光程比图4中通过自由曲面透镜16后到向感光体滚筒20入射的光束B的光程要长。因此，光扫描装置10中，根据感光体20上光束B的照射位置，通过自由曲面透镜16后到向感光体滚筒20入射的光束B的光程的长度变化。因此，光扫描装置10具有以下结构：即使通过自由曲面透镜16后到向感光体滚筒20入射的光束B的光程的长度发生变化，光束B仍在感光体滚筒20上成像。以下，参考附图，对这样的结构进行说明。图5至图7表示偏转器18及光束B的图。分别在图5及图7中，光束B照射感光体滚筒20的y轴方向的负方向侧的端面及y轴方向的正方向侧的端部。图6中，光束B照射感光体滚筒20的y轴方向的中央部。

首先，图5至图7中，通过自由曲面透镜16的光束被定义为光束B0。另外，在光束B0中，向偏转器18的多面反射体的规定反射面m入射，由反射面m反射的光束被定义为光束B。

如图5至图7所表示，通过光学系统17的光束B0是，在感光体滚筒20的扫描中，总是向相邻的三个以上的反射面入射。本实施形态中，如图5至图7所表示，光束B0是，在感光体滚筒20处于扫描过程中，向遍及规定的反射面m的主扫描方向的整体进行入射。由反射面m反射的光束B沿y轴方向对感光体滚筒20进行扫描。而且，利用遮光构件等遮住由反射面m以外的反射面反射的光束。

光束B0向多个反射面入射，由此，光束B通过自由曲面透镜16的位置发生变化。更具体的说，当光束B照射感光体滚筒20的y轴方向的负方向侧的端部时，光束B通过比自由曲面透镜16的图5中上下方向的中央更靠下侧的部分。另外，如图6所表示，当光束B照射感光体滚筒20的y轴方向的中央的部分时，光束B通过自由曲面透镜16的图6中上下方向的中央。另外，如图7所表示，当光束B照射感光体滚筒20的y轴方向的正方向侧的端部时，光束B通过比自由曲面透镜16的图7中上下方向的中央更靠向上侧的部分。

而且，光扫描装置10中，由准直仪透镜14及自由曲面透镜16构成光学系统17，该光学系统17是，根据该光学系统17的光束B的通过位置，在光束B上产生不同的球面像差。即，光学系统17具有这样的光学特性：根据该光学系统17中的光束B的通过位置，光学系统17与光束B的成像位置之间的距离发生变化。更详细的说，光学系统17具有这样的光学特性：照射在感光体滚筒20的y轴方向两端的光束B的波面的曲率的平均值小于照射在感光体滚筒20的y轴方向中央的光束B的波面的曲率的平均值。因此，照射在感光体滚筒20的y轴方向两端的光束B是在相对于光学系统17近的位置成像，照射在感光体滚筒20的y轴方向中央的光束B在相对于光学系统17远的位置成像。

如以上所述，光扫描装置10中，因为光束B0向多个反射面入射，根据感光体滚筒20上光束B的照射位置，光束B通过自由曲面透镜16的位置发生变化。含有自由曲面透镜16的光学系统17是，根据光束B的通过位置，在光束B上产生不同的球面像差。因此，在光学系统17中使用自由曲面透镜16，该光学系统17只要被设定适当的光学特性就可以。由此，照射在感光体滚筒20的y轴方向两端的光束B是在相对于光学系统17近的位置成像，照射在感光体滚筒20的y轴方向中央的光束B在相对于光学系统17远的位置成像。即，光束B可以在感光体滚筒20整体上成像。

另外，光扫描装置10中，没有必要使用专利文献1中所记载的光扫描光学系统那样的具有曲面的反射面的多面反射体。因此，可以降低光扫描装置10的制造成本。

(第一实施例)

以下，对涉及第一实施例的光扫描装置进行说明，该光扫描装置是涉及第一实施形态的光扫描装置10的实施例。在涉及第一实施例的光扫描装置10中，光源12放射的光束B0的波长是780nm。准直仪透镜14的玻璃的折射率是1.564，自由曲面透镜16的树脂的折射率是1.525。另外，偏转器18的多面反射体是12边形，该12边形中具有直径为10mm的内接圆。另外，偏转角θ是-25°～25°。首先，表1表示准直仪透镜14、自由曲面透镜16、偏转器18的多面反射体及评价面(感光体滚筒20)的位置关系。

(表1)

面号1是准直仪透镜14的光源12侧的面。面号2是准直仪透镜14的自由曲面透镜16侧的面。面号3是自由曲面透镜16的准直仪透镜14侧的面。面号4是自由曲面透镜16的偏转器18侧的面。面号5是偏转角θ＝0°时反射光束B0的多面反射体的反射面。面号6是评价面(感光体滚筒20)。局部坐标原点是各个面每个个别的坐标系。

面号1是球面，该球面的曲率是4.33126×10^-3。

另外，面号2是轴对称非球面，其曲率是-6.68860×10^-2。面号2的形状利用以下公式(1)表示，各系数如表2所示。

(式1)

$x=\frac{c(y^2+z^2)}{1+\sqrt{1-c^2(y^2+z^2)}}+\underset{i=0}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{\left(\sqrt{y^2+z^2}\right)}^i...\left(1\right)$

(表2)

次数	系数
		4	2.50752×10-5
6	8.92745×10-8
		8	-2.78758×10-10
10	2.15187×10-11
		12	-2.55070×10-13

另外，面号3是自由曲面，其形状利用以下公式(2)表示，各系数如表3所示。

(式2)

$x=\underset{i=0}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{y}^i{z}^j...\left(2\right)$

(表3)

i/j	0	2	4
				0	0.00000×10-0	2.54807×10-3	7.86216×10-5
2	2.73998×10-5	1.28140×10-4	-9.35916×10-5
				4	-2.39846×10-5	-1.76113×10-5	1.52241×10-5
6	3.10874×10-6	3.81174×10-7	-1.01763×10-6
				8	-1.63496×10-7	0.00000×10-0	0.00000×10-0

而且，除表1至表3所表示的系数以外的系数全部为0。

面号3的自由曲面的y及z是偶数的次数。因此，面号3的自由曲面是关于y轴方向及z轴方向对称的形状。

以下，对利用涉及第一实施例的光扫描装置10进行的计算机模拟结果进行说明。而且，使用轴对称的轴上无像差的聚光光学系统替换涉及第一实施例的光扫描装置10的光学系统17，使其作为涉及第一比较例的光扫描装置。另外，涉及第一比较例的光扫描装置中，通过聚光光学系统的光束B在距离多面反射体260mm的位置成像。

首先，使用涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第一比较例的光扫描装置计算出偏转角θ与评价面(感光体滚筒20)上的峰值光量的关系(光束轮廓)，作为第一计算机模拟。而且，假设由于温度变化等产生焦点偏移，评价面(感光体滚筒20)在x轴方向上-3mm～3mm范围内每偏移1mm进行一次模拟。图8表示涉及第一实施例的光扫描装置10的第一计算机模拟结果的曲线图。图9是表示涉及第一比较例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图。峰值光量是当无像差时的光点的光量是1的时候的光点的光量。而且，图8及图9中，计算偏转角θ在0～25°时的峰值光量。这里，偏转角θ在-25°～0时的峰值光量与偏转角θ在0～25°时的峰值光量相同。

如图9所表示，可以知道，涉及第一比较例的光扫描装置是，偏转角θ变化时，峰值光量的变化很大。即，可以知道存在这样一个偏转角θ，该偏转角θ在使用轴对称的轴上无像差的聚光光学系统的情况下，使光束B的聚光状态非常恶化。另外，如图8所表示，可以知道，涉及第一实施例的光扫描装置10中，即使偏转角θ变化，峰值光量也不会变化很大。即，可以知道，通过使用含有自由曲面透镜16的光学系统17，可以让使光束B的聚光状态非常恶化的偏转角θ很难出现。

其次，使用涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第一比较例的光扫描装置计算出偏转角θ与评价面(感光体滚筒20)的离焦量的关系(像面弯曲)，作为第二计算机模拟。离焦量是为了由于光束B在评价面(感光体滚筒20)上成像而使评价面(感光体滚筒20)在x轴方向上的移动量。而且，使用涉及第一实施例的光扫描装置10计算出主光线附近的像面弯曲及光束B整体的像面弯曲的平均值。主光线是在多面反射体反射的光束B中在绘图中所使用的光束的中央附近的光线。图10是表示涉及第一比较例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图。图11及图12是表示涉及第一实施例的光扫描装置10的第二计算机模拟结果的曲线图；图11是表示主光线附近的像面弯曲，图12是表示光束B整体的像面弯曲的平均值。

如图10所表示，可以知道，涉及第一比较例的光扫描装置中，随着偏转角θ的变大，离焦量大大地减小。即，可以知道，涉及第一比较例的光扫描装置中，随着光束B的照射位置靠近感光体滚筒20的y轴方向的端面，如果感光体滚筒20不向x轴方向的负方向侧移动，则光束B不在感光体滚筒20上成像。

这里，如图11所表示，可以知道，即使是涉及第一实施例的光扫描装置10，主光线附近的像面弯曲与涉及第一比较例的光扫描装置相同，随着偏转角θ的变大，离焦量大大地减小。由此，可以知道，在着眼于光束B的特定部分(主光线附近)的情况下，即使是第一光扫描装置10，随着靠近感光体滚筒20的y轴方向的端面，如果感光体滚筒20不向x轴方向的负方向侧移动，则光束B不在感光体滚筒20上成像。

另外，如图12所表示，涉及第一实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，即使偏转角θ变大，离焦量也不会大大地减小。这里，涉及第一实施例的光扫描装置10中，对感光体滚筒20进行扫描的光束B不仅是主扫描附近的光束，而是光束B的整体。当偏转角θ变化时，光束B通过光学系统17的位置也变化。而且，因为在光学系统17中使用了自由曲面透镜16，所以光束B通过光学系统17的位置发生变化时，产生于光束B的像差也变化。如图12所表示，其结果是，涉及第一实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，即使偏转角θ变大，离焦量也不会大大地减小。即，可以知道，涉及第一实施例的光扫描装置10的感光体滚筒20整体上，即使感光体滚筒20不向x轴方向移动，光束B也可以在感光体滚筒20上成像。

另外，如图8、图12、图9及图10所表示，涉及第一实施例的光扫描装置10与涉及第一比较例的光扫描装置不同，离焦量的变化和峰值光量的变化不是联动的。这就是在涉及第一实施例的光扫描装置10中，像差量根据偏转角θ而不同的原因。将图12中的离焦量越小峰值光量越大的倾向和若像差量变大则峰值光量减小的倾向进行组合的结果是，得到了如图8所表示的峰值光量。

其次，使用涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第一比较例的光扫描装置计算出偏转角θ与纵线对比度及横线对比度的关系，作为第三计算机模拟。具体的说，在涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第一比较例的光扫描装置中，使偏转角θ一边变化一边形成测试图，该测试图分别是，2点宽为600dpi的纵线和2点宽的空白交互重复形成的测试图，及2点宽为600dpi的横线和2点宽的空白交互重复形成的测试图，该测试图作为第三计算机模拟。从而，从每个偏转角θ计算出纵线对比度和横线对比度。

图13是表示涉及第一实施例的光扫描装置10中，形成测试图时的评价面(感光体滚筒20)上的光量分布的曲线图。纵轴表示光量，横轴表示在评价面(感光体滚筒20)上的位置。图13中，偏转角θ是25°。

图13的曲线图中，形成全像时的光量被定义为1。如图13所表示，光量是以0.5为中心的正弦波状变化。第三计算机模拟中，将图13的极大值与极小值的差作为对比度而进行计算。偏转角θ是25°时的纵线对比度及横线对比度分别是0.42和0.47。

虽然没有图示，即使偏转角θ在25°以外时，也形成与图13相同的曲线图。与偏转角θ是25°时的纵线对比度及横线对比度相同，计算出其他的偏转角θ的纵线对比度及横线对比度。另外，与涉及第一实施例的光扫描装置10相同，即使在涉及第一比较例的光扫描装置中也进行同样的计算。而且，假设由于温度变化等产生对焦偏移，评价面(感光体滚筒20)在x轴方向上-3mm～3mm范围内每偏移1mm进行一次模拟。

图14是表示涉及第一实施例的光扫描装置10的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图15是表示涉及第一实施例的光扫描装置10的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图16是表示涉及第一比较例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图17是表示涉及第一比较例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。

如图14至图17所表示，可以知道，涉及第一实施例的光扫描装置10相对于涉及第一比较例的光扫描装置来说，即使偏转角θ发生变化，纵线对比度及横线对比度也很难发生变化。而且，可以知道，涉及第一实施例的光扫描装置10相对于涉及第一比较例的光扫描装置来说，即使评价面(感光体滚筒20)移动，纵线对比度及横线对比度也很难发生变化。这样，可以知道，如图8所表示，涉及第一实施例的光扫描装置10中，即使偏转角θ发生变化，峰值光量也难于发生变化，而且，如图14及图15所表示，即使偏转角θ发生变化，纵线对比度及横线对比度也很难发生变化。这样，涉及第一实施例的光扫描装置10中，由于纵线对比度及横线对比度很难发生变化，能够以良好的画质描画纵线及横线两方。

其次，使用涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第一比较例的光扫描装置计算出偏转角θ与光束B的波面曲率的平均值之间的关系，作为第四计算机模拟。具体的说，涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第一比较例的光扫描装置中，在每个偏转角θ计算出向偏转器18的多面反射体的反射面m入射的光束B的波面的曲率的平均值，作为第四计算机模拟。图18是表示涉及第一实施例的光扫描装置10的第四计算机模拟结果的曲线图。图19是表示涉及第一比较例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图。纵轴表示曲率，横轴表示偏转角θ。

如图19所表示，涉及第一比较例的光扫描装置中，光束B的波面的曲率的平均值是一定的。光束B的波面的曲率的平均值与从光学系统到光束B的成像位置之间的距离的倒数相当。因此，可以知道，涉及第一比较例的光扫描装置中，光束B在评价面(感光体滚筒20)的整体上成像是很困难的。

另外，如图18所表示，涉及第一实施例的光扫描装置10中，随着偏转角θ的增大，光束B的波面的曲率的平均值减小。这就意味着，随着偏转角θ的增大，光束B在距离光学系统17远的位置成像。而且，随着偏转角θ的增大，光学系统17与评价面(感光体滚筒20)之间的距离也变大。即，可以知道，涉及第一实施例的光扫描装置10中，光束B可以在评价面(感光体滚筒20)的整体上成像。因此，由于使用了涉及第一实施例的光扫描装置10，与涉及第一比较例的光扫描装置相比，能够得到更好的绘图性能。

(第二实施例)

以下，对涉及第二实施例的光扫描装置10进行说明，该光扫描装置10是涉及第一实施形态的光扫描装置10的实施例。涉及第二实施例的光扫描装置10中，光源12放射的光束B0的波长是780nm。准直仪透镜14的玻璃的折射率是1.564，自由曲面透镜16的树脂的折射率是1.525。另外，偏转器18的多面反射体是20边形，该20边形中含有直径为30mm的内接圆。另外，偏转角θ是-15°～15°。首先，表4表示准直仪透镜14、自由曲面透镜16、偏转器18的多面反射体及评价面(感光体滚筒20)的位置关系。

(表4)

面号1是准直仪透镜14的光源12侧的面。面号2是准直仪透镜14的自由曲面透镜16侧的面。面号3是自由曲面透镜16的准直仪透镜14侧的面。面号4是自由曲面透镜16的偏转器18侧的面。面号5是偏转角θ＝0°时反射光束B0的多面反射体的反射面。面号6是评价面(感光体滚筒20)。

面号1是球面，该球面的曲率是4.33126×10^-3。

另外，面号2是轴对称非球面，其曲率是-6.68860×10^-2。面号2的形状利用所述公式(1)表示，各系数如所述表2所示。

另外，面号3是自由曲面，其形状利用所述公式(2)表示，各系数如表5所示。

(表5)

i/j	0	2	4
				0	0.00000×10-0	1.79089×10-3	5.39396×10-6
2	1.83964×10-3	1.22090×10-5	-2.82543×10-6
				4	-3.40406×10-6	-7.47319×10-7	1.90333×10-7
6	1.90297×10-7	8.25100×10-9	-4.76290×10-9
				8	-3.91001×10-9	0.00000×10-0	0.00000×10-0

而且，除表2、表4及表5所表示的系数以外的系数全部为0。

以下，对利用涉及第二实施例的光扫描装置10进行的计算机模拟结果进行说明。而且，使用轴对称的轴上无像差的聚光光学系统替换涉及第二实施例的光扫描装置的光学系统17，使其作为涉及第二比较例的光扫描装置。另外，涉及第二比较例的光扫描装置中，通过聚光光学系统的光束B在距离多面反射体424mm的位置成像。

首先，进行第一计算机模拟。因为已经对第一计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图20表示涉及第二实施例的光扫描装置10的第一计算机模拟结果的曲线图。图21表示涉及第二比较例的光扫描装置的第一计算机模拟结果的曲线图。而且，图20及图21中，计算偏转角θ在0°～15°时的峰值光量。这就是，偏转角θ在-15°～0°时的峰值光量与偏转角θ在0～15°时的峰值光量相同的原因。

如图21所表示，可以知道，涉及第二比较例的光扫描装置中，偏转角θ变化时，峰值光量的变化很大。即，可以知道存在这样一个偏转角θ，在使用轴对称的轴上无像差的聚光光学系统的情况下，使光束B的聚光状态非常恶化。另外，如图20所表示，可以知道，涉及第二实施例的光扫描装置10中，即使偏转角θ变化，峰值光量也不会变化很大。即，可以知道，通过使用含有自由曲面透镜16的光学系统17，可以使光束B的聚光状态非常恶化的偏转角θ很难出现。

其次，进行第二计算机模拟。因为已经对第二计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图22是表示涉及第二比较例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图。图23是表示涉及第一实施例的光扫描装置10的第二计算机模拟结果的曲线图。图23是表示光束B整体的像面弯曲的平均值。

如图22所表示，可以知道，涉及第二比较例的光扫描装置中，随着偏转角θ的变大，离焦量大大地减小。即，可以知道，涉及第一比较例的光扫描装置中，随着光束B的照射位置靠近感光体滚筒20的y轴方向的端面，如果感光体滚筒20不向x轴方向的负方向侧移动，则光束B不在感光体滚筒20上成像。

另外，如图23所表示，涉及第二实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，即使偏转角θ变大，离焦量也不会大大地减小。这里，偏转角θ变化时，光束B通过光学系统17的位置也变化。而且，因为在光学系统17中使用了自由曲面透镜16，所以光束B通过光学系统17的位置发生变化时，产生于光束B的像差也变化。如图23所表示，其结果是，涉及第二实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，即使偏转角θ变大，离焦量也不会大大地减小。即，可以知道，涉及第二实施例的光扫描装置10的感光体滚筒20整体上，即使感光体滚筒20不向x轴方向移动，光束B也在感光体滚筒20上成像。

其次，进行第三计算机模拟。因为已经对第三计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图24是表示涉及第二实施例的光扫描装置10的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图25是表示涉及第二实施例的光扫描装置10的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图26是表示涉及第二比较例的光扫描装置的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图27是表示涉及第二比较例的光扫描装置的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。

如图24至图27所表示，可以知道，涉及第二实施例的光扫描装置10与涉及第二比较例的光扫描装置相比较，即使偏转角θ发生变化，纵线对比度及横线对比度更难发生变化。而且，可以知道，涉及第二实施例的光扫描装置10与涉及第二比较例的光扫描装置相比较，即使评价面(感光体滚筒20)移动，纵线对比度及横线对比度更难发生变化。这样，可以知道，如图20所表示，涉及第二实施例的光扫描装置10中，即使偏转角θ发生变化，峰值光量也很难发生变化，而且，如图24及图25所表示，即使偏转角θ发生变化，纵线对比度及横线对比度也很难发生变化。这样，涉及第二实施例的光扫描装置10中，由于纵线对比度及横线对比度很难发生变化，能够以良好的画质描画纵线及横线两方。

而且，当图14及图15与图24及图25比较时，涉及第二实施例的光扫描装置10与涉及第一实施例的光扫描装置10相比较，纵线对比度及横线对比度的变化小。这是相对于涉及第一实施例的光扫描装置10的偏转角θ是-25°～25°，涉及第二实施例的光扫描装置10的偏转角θ是-15°～15°的原因。

其次，进行第四计算机模拟。因为已经对第四计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图28是表示涉及第二实施例的光扫描装置10的第四计算机模拟结果的曲线图。图29是表示涉及第二比较例的光扫描装置的第四计算机模拟结果的曲线图。纵轴表示曲率，横轴表示偏转角θ。

如图29所表示，涉及第二比较例的光扫描装置中，光束B的波面的曲率的平均值是一定的。光束B的波面的曲率的平均值与从光学系统到光束B的成像位置之间的距离的倒数相当。因此，可以知道，涉及第二比较例的光扫描装置中，光束B在评价面(感光体滚筒20)的整体上成像是困难的。

另外，如图28所表示，涉及第二实施例的光扫描装置10中，随着偏转角θ的增大，光束B的波面的曲率的平均值减小。这就意味着，随着偏转角θ的增大，光束B在距离光学系统17远的位置成像。随着偏转角θ的增大，光学系统17与评价面(感光体滚筒20)之间的距离也变大。即，可以知道，涉及第二实施例的光扫描装置10中，光束B可以在评价面(感光体滚筒20)的整体上成像。因此，通过使用了涉及第二实施例的光扫描装置10，与涉及第二比较例的光扫描装置相比，可以得到更良好的绘图性能。

(第二实施形态)

(光扫描装置的结构)

以下，对涉及第二实施形态的光扫描装置10的结构进行说明。如图1所表示，涉及第二实施形态的光扫描装置10的结构与涉及第一实施形态的光扫描装置10相同。涉及第一实施形态的光扫描装置10与涉及第二实施形态的光扫描装置的不同点是，涉及第一实施形态的光扫描装置10中使用了自由曲面透镜16，相对于此，涉及第二实施形态的光扫描装置10中使用了轴对称的非球面透镜16’。因为涉及第二实施形态的光扫描装置10的其他结构与涉及第一实施形态的光扫描装置10相同，所以省略说明。

(第三实施例)

以下，对涉及第三实施例的光扫描装置进行说明，该光扫描装置是涉及第二实施形态的光扫描装置10的实施例。涉及第三实施例的光扫描装置10中，光源12放射的光束B0的波长是780nm。准直仪透镜14的玻璃的折射率是1.564，轴对称非球面透镜16’的树脂的折射率是1.525。另外，偏转器18的多面反射体是20边形，该20边形中含有直径为30mm的内接圆。另外，偏转角θ是-15°～15°。首先，表6表示准直仪透镜14、轴对称非球面透镜16’、偏转器18的多面反射体及评价面(感光体滚筒20)的位置关系。

(表6)

面号1是准直仪透镜14的光源12侧的面。面号2是准直仪透镜14的轴对称非球面透镜16’侧的面。面号3是轴对称非球面透镜16’的准直仪透镜14侧的面。面号4是轴对称非球面透镜16’的偏转器18侧的面。面号5是偏转角θ＝0°时反射光束B0的多面反射体的反射面。面号6是评价面(感光体滚筒20)。

面号1是球面，该球面的曲率是4.33126×10^-3。

另外，面号2是轴对称的非球面，其曲率是-6.68860×10^-2。面号2的形状利用所述公式(1)表示，各系数如所述表2所示。

另外，面号3是轴对称非球面，其曲率是3.66937×10^-3。面号3的形状如所述公式(1)所表示，各系数如表7所表示。

(表7)

次数	系数
		4	-2.27726×10-6
6	1.36769×10-7
		8	-3.09440×10-9

而且，除表6及表7所表示的系数以外的系数全部为0。

以下，对利用涉及第三实施例的光扫描装置10进行的计算机模拟结果进行说明。而且，使用涉及第二比较例的光扫描装置作为涉及比较例的光扫描装置。因为已经对涉及第二比较例的光扫描装置进行说明了，所以省略详细的说明。

首先，进行第一计算机模拟。因为已经对第一计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图30是表示涉及第三实施例的光扫描装置10的第一计算机模拟结果的曲线图。对于表示涉及第二比较例的光扫描装置的第一计算机模拟结果来说援引图21。而且，在图30中，计算偏转角θ在0°～15°时的峰值光量。这是偏转角θ在-15°～0°时的峰值光量与偏转角θ在0°～15°时的峰值光量相同的原因。

如图21所表示，可以知道，在涉及第二比较例的光扫描装置中，偏转角θ变化时，峰值光量的变化很大。即，可以知道存在这样一个偏转角θ，在使用轴对称的轴上无像差的聚光光学系统的情况下，该偏转角θ使光束B的聚光状态非常恶化。另外，如图30所表示，可以知道，涉及第三实施例的光扫描装置10中，即使偏转角θ变化，峰值光量也不会变化很大。即，可以知道，通过使用含有轴对称非球面透镜16’的光学系统17，可以让光束B的聚光状态非常恶化的偏转角θ很难出现。

其次，进行第二计算机模拟。因为已经对第二计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图31是表示涉及第三比较例的光扫描装置10的第二计算机模拟结果的曲线图。图31是表示光束B整体的像面弯曲的平均值。援引图22，该图22是表示涉及第二比较例的光扫描装置的第二计算机模拟结果的曲线图。

如图22所表示，可以知道，涉及第二比较例的光扫描装置中，随着偏转角θ的变大，离焦量大大地减小。即，可以知道，涉及第一比较例的光扫描装置中，随着光束B的照射位置靠近感光体滚筒20的y轴方向的端面，如果感光体滚筒20不向x轴方向的负方向侧移动，则光束B在感光体滚筒20上不成像。

另外，如图31所表示，涉及第三实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，在主像面上，即使偏转角θ变大，离焦量也不会大大地减小。这里，偏转角θ变化时，光束B通过光学系统17的位置也变化。而且，因为在光学系统17中使用了轴对称非球面透镜16’，所以光束B通过光学系统17的位置发生变化时，在光束B产生的像差也变化。其结果是，如图31所表示，涉及第三实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，在主像面上，即使偏转角θ变大，离焦量也不会大大地减小。即，可以知道，涉及第三实施例的光扫描装置10的感光体滚筒20整体上，即使感光体滚筒20在x轴方向不移动，在主像面上，光束B也在感光体滚筒20上成像。

但是，轴对称非球面透镜16’中，面号3具备有轴对称的结构。因此，在光束B通过轴对称非球面透镜16’的位置沿主扫描方向变化的情况下，光束B所产生的像差的变化与在光束B通过轴对称非球面透镜16’的位置沿副扫描方向变化的情况下在光束B上产生的像差的变化相同。即，轴对称非球面透镜16’中，主像面上的像面弯曲与副像面上的像面弯曲不能够独立控制。因此，如图31所表示，涉及第三实施例的光扫描装置10中，光束B整体的像面弯曲的平均值是，在副像面上，偏转角θ增大时，离焦量大大地减小。即，可以知道，涉及第三实施例的光扫描装置10的感光体滚筒20整体上，如果感光体滚筒20不向x轴方向移动，在副像面上，光束B难于在感光体滚筒20上成像。由此，与涉及第二比较例的光扫描装置相比，涉及第三实施例的光扫描装置10可以使光束B在感光体滚筒20的整体上进行良好的聚光。但是，与涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第二实施例的光扫描装置10相比，涉及第三实施例的光扫描装置10不能够使光束B在感光体滚筒20的整体上进行良好的聚光。但是，轴对称非球面透镜16’与自由曲面透镜16相比能够低价制造。因此，与涉及第一实施例的光扫描装置10及涉及第二实施例的光扫描装置10相比，涉及第三实施例的光扫描装置10可以低价制造。

其次，进行第三计算机模拟。因为已经对第三计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图32是表示涉及第三实施例的光扫描装置10的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图33是表示涉及第三实施例的光扫描装置10的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。

如图32所表示，可以知道，涉及第三实施例的光扫描装置10与涉及第二比较例的光扫描装置比较，即使偏转角θ发生变化，纵线对比度也难于发生变化。但是，涉及第三实施例的光扫描装置10与涉及第二比较例的光扫描装置相同，偏转角θ变化时，横线对比度发生变化。这是因为涉及第三实施例的光扫描装置10中使用轴对称非球面透镜16’。因此，涉及第三实施例的光扫描装置10中，由于纵线对比度难于发生变化，所以能够以良好的画质描画纵线。

其次，进行第四计算机模拟。因为已经对第四计算机模拟进行说明了，所以省略详细的说明。图34是表示涉及第三实施例的光扫描装置10的第四计算机模拟结果的曲线图。纵轴表示曲率，横轴表示偏转角θ。

如图34所表示，涉及第三实施例的光扫描装置10中，随着偏转角θ的增大，主扫描方向上的光束B的波面的曲率的平均值减小。这就意味着，随着偏转角θ的增大，光束B在主扫描方向在距离光学系统17远的位置成像。随着偏转角θ的增大，光学系统17与评价面(感光体滚筒20)之间的距离也变大。即，可以知道，涉及第三实施例的光扫描装置10中，光束B可以在主扫描方向在评价面(感光体滚筒20)的整体上成像。因此，由于使用了涉及第三实施例的光扫描装置10，与涉及第二比较例的光扫描装置相比，能够得到更优秀的绘画性能。

但是，涉及第三实施例的光扫描装置10中，即使偏转角θ变大，副扫描方向上的光束B的波面的曲率的平均值也不减小。这是因为涉及第三实施例的光扫描装置10中使用轴对称非球面透镜16’。

(第三实施形态)

(光扫描装置的结构)

以下，对涉及第三实施形态的光扫描装置10的结构进行说明。图35是表示涉及第三实施例的光扫描装置10的结构图。

涉及第二实施形态的光扫描装置10与涉及第三实施形态的光扫描装置的不同点是，涉及第二实施形态的光扫描装置10中设置有准直仪透镜14及轴对称非球面透镜16’，相对于此，涉及第二实施形态的光扫描装置10中只使用了轴对称非球面透镜15。即，涉及第三实施形态的光扫描装置10的轴对称非球面透镜15相当于涉及第二实施形态的光扫描装置的准直仪透镜14及轴对称非球面透镜16’的功能。因为涉及第三实施形态的光扫描装置10的其他结构与涉及第二实施形态的光扫描装置10相同，所以省略说明。以下，对涉及第四实施例的光扫描装置进行说明，该光扫描装置是涉及第三实施形态的光扫描装置10的实施例。

(第四实施例)

以下，对涉及第四实施例的光扫描装置进行说明，该光扫描装置是涉及第三实施形态的光扫描装置10的实施例。涉及第四实施例的光扫描装置10中，光源12放射的光束B0的波长是780nm。轴对称非球面透镜15的玻璃的折射率是1.564。另外，偏转器18的多面反射体是20边形，该20边形中含有直径为30mm的内接圆。另外，偏转角θ是-15°～15°。首先，表8表示轴对称非球面透镜15、偏转器18的多面反射体及评价面(感光体滚筒20)的位置关系。

(表8)

面号1是轴对称非球面透镜15的光源12侧的面。面号2是轴对称非球面透镜15的偏转器18侧的面。面号3是偏转角θ＝0°时反射光束B0的多面反射体的反射面。面号4是评价面(感光体滚筒20)。

面号1是球面，该球面的曲率是4.33126×10^-3。

另外，面号2是轴对称的非球面，其曲率是-7.01834×10^-2。面号2的形状利用所述公式(1)表示，各系数如表9所示。

(表9)

次数	系数
		4	3.16227×10-5
6	1.22161×10-10
		8	2.16396×10-9
10	2.15187×10-11
		12	-2.55070×10-13

而且，除表8及表9所表示的系数以外的系数全部为0。

以下，对利用涉及第四实施例的光扫描装置10进行的计算机模拟结果进行说明。而且，使用涉及第二比较例的光扫描装置作为涉及比较例的光扫描装置。因为已经对涉及第二比较例的光扫描装置进行说明了，所以省略详细的说明。

使用涉及第四实施例的光扫描装置10，进行第一计算机模拟至第四计算机模拟。图36是表示涉及第四实施例的光扫描装置10的第一计算机模拟结果的曲线图。图37是表示涉及第四实施例的光扫描装置10的第二计算机模拟结果的曲线图。图38是表示涉及第四实施例的光扫描装置10的纵线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图39是表示涉及第四实施例的光扫描装置10的横线对比度和偏转角θ之间关系的曲线图。图40是表示涉及第四实施例的光扫描装置10的第四计算机模拟结果的曲线图。

如图36至图40所表示，可以知道，涉及第四实施例的光扫描装置10的第一计算机模拟至第四计算机模拟中，得到与涉及第三实施例的光扫描装置10相同的结果。

本发明对光扫描装置有用，特别是在低价制造方面表现良好。

Claims (6)

1.一种光扫描装置是对被扫描面进行光束扫描，其特征在于，该光扫描装置包括：

光源，放射光束；

光学系统，对所述光源发射的光束进行聚光；

偏转部，该偏转部包括由多个反射面构成的多面反射体，并且，利用该多面反射体的旋转，使通过所述光学系统的所述光束偏转；

在所述偏转部和所述被扫描面之间不设置光学元件，该光学元件是为了使光束聚光或发散的光学元件；

所述光学系统根据该光学系统的主扫描方向上所述光束的通过位置，对该光束产生不同的球面像差；

通过所述光学系统的所述光束向相邻的三个以上的所述反射面入射。

2.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述光学系统具有以下光学特性：照射在所述被扫描面的主扫描方向的两端的所述光束的波面的曲率的平均值小于，照射在所述被扫描面的主扫描方向的中央的所述光束的波面的曲率的平均值。

3.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

在扫描所述被扫描面的过程中，所述光束遍及至少一个所述反射面的主扫描方向的整体进行入射。

4.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，

所述反射面是平面。

5.如权利要求1至权利要求4任意一项所述的光扫描装置，其特征在于，

所述光学系统具有光学元件，该光学元件具有非旋转对称的形状。

6.如权利要求5所述的光扫描装置，其特征在于，

所述光学系统所包含并且具有非旋转对称形状的光学元件具备有二个对称面，该二个对称面的法线相互正交，

一个所述对称面的法线与所述多面反射体的旋转轴正交。

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