CN103809289B

CN103809289B - 光扫描单元和包括其的电子照相成像设备

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Publication number: CN103809289B
Application number: CN201310312618.7A
Authority: CN
Inventors: 朴基成
Original assignee: Ace Print Solutions Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: CN103809289A; KR101940294B1; US20140118808A1; EP2728393A3; KR20140055784A; US8872871B2; EP2728393B1; EP2728393A2

Abstract

本发明提供一种光扫描单元和包括其的电子照相成像设备。该光扫描单元包括：光源，根据图像信号发射光束；光偏转器，偏转和扫描从光源发射的光束；以及同步探测光学系统，包括通过接收被光偏转器偏转和扫描的光束的一部分来探测同步信号的同步探测传感器和设置在光偏转器与同步探测传感器之间的同步探测透镜，其中同步探测透镜是变形透镜，在该变形透镜中在第一方向上的折射能力和在不同于第一方向的第二方向上的折射能力是不同的，其中同步探测透镜的第一方向关于主扫描方向倾斜，入射到同步探测透镜上的光束在该主扫描方向上被扫描。

Description

光扫描单元和包括其的电子照相成像设备

技术领域

本公开涉及光扫描单元和包括其的成像设备，更具体地，涉及具有改善的结构的光扫描单元和包括该光扫描单元的成像设备，该光扫描单元包括用于探测水平同步信号的同步探测系统。

背景技术

光扫描单元将从光源发射的光扫描到预定区域上，其被用于不同的设备和装置，诸如电子照相成像设备、扫描显示装置等等。

由于光扫描单元通过利用被扫描的光来形成图像，所以确定扫描的起始位置和结束位置是重要的，因此光扫描单元包括用于使图像水平地同步的同步探测系统。

例如，在电子照相成像设备诸如激光束打印机、数字影印机或多功能打印机（MFP）中，光扫描单元通过在光电导鼓上扫描光束来形成静电潜像。所形成的静电潜像通过使用显影剂诸如调色剂而被显影为显影图像，该显影图像被转印到打印介质。在这样的成像设备中，如果在光电导鼓上被扫描的光束的扫描位置关于每一扫描行而不同，则发生图像偏移，而颜色彼此交叠以形成彩色图像的位置被移动。因此，为了实现高分辨率图像，需要使得扫描开始位置在计时上的变化最小化的同步探测系统。

发明内容

附加的方面和/或优点将在随后的描述中部分地阐述，并且部分地由该描述而显见，或者可以通过本发明的实践而习之。

本公开提供了一种光扫描单元和包括该光扫描单元的成像设备，在该光扫描单元中减小了由于光偏转器的光偏转表面的表面塌陷而导致的扫描开始位置的变化。

根据一个方面，提供了一种光扫描单元，其包括：光源，根据图像信号发射光束；光偏转器，偏转和扫描从光源发射的光束；以及同步探测光学系统，包括通过接收被光偏转器偏转和扫描的光束的一部分来探测同步信号的同步探测传感器和设置在光偏转器与同步探测传感器之间的同步探测透镜，其中同步探测透镜是变形透镜，在该变形透镜中在第一方向上的折射能力和在不同于第一方向的第二方向上的折射能力是不同的，其中同步探测透镜的第一方向关于主扫描方向倾斜，入射到同步探测透镜上的光束在该主扫描方向上被扫描。

当沿着正交于主扫描方向的辅扫描平面观看时，从光源发射的光束可以倾斜地入射到光偏转器的偏转表面上。同步探测透镜的第一方向与主扫描方向之间的角△θ可以通过分别在主扫描方向和辅扫描方向上行进到同步探测透镜的光束关于光偏转器的入射角α和入射角β而被确定，该角△θ独立于光偏转器的表面塌陷的程度。

同步探测透镜的第一方向与主扫描方向之间的角△θ可以大于在辅扫描方向上光束关于光偏转器的入射角β。

同步探测透镜的第一方向与主扫描方向之间的角△θ可以通过以下等式表示：

<等式>

Δθ＝arctan(tanα·tanβ)。

同步探测传感器可以具有矩形的探测表面，该探测表面的宽度方向可以以由以上等式表示的角△θ倾斜。

在辅扫描方向上光束关于光偏转器的入射角β可以在0至10度的范围内。在辅扫描方向上光束关于光偏转器的入射角β可以在2至4度的范围内。

在同步探测透镜的第一方向与主扫描方向之间的角△θ可以在3至20 度的范围内。

同步探测传感器可以具有矩形的探测表面，该探测表面的宽度方向关于主扫描方向倾斜。同步探测透镜的第一方向和探测表面的宽度方向可以彼此平行。备选地，探测表面的宽度方向可以关于主扫描方向倾斜。

同步探测透镜的第一方向可以正交于同步探测透镜的光轴，同步探测透镜的第二方向可以正交于同步探测透镜的光轴和第一方向两者。

同步探测透镜在第二方向上的折射能力可以大于同步探测透镜在第一方向上的折射能力。同步探测透镜可以通过在第二方向上的折射能力而在辅扫描方向上使光束成像在同步探测传感器的探测表面上。

当沿着正交于主扫描方向的辅扫描平面观看时，同步探测光学系统可以具有关于光偏转器的偏转表面和同步探测传感器的探测表面的结合关系。

变形透镜的至少一个外表面可以正交于主扫描方向，变形透镜的第一方向可以关于正交于主扫描方向的该至少一个外表面倾斜。变形透镜的至少一个外表面可以正交于第一方向，正交于第一方向的该至少一个外表面可以关于主扫描方向倾斜。

光源可包括分别发射第一和第二光束的第一和第二光源，其中当沿着正交于主扫描方向的辅扫描平面观看时，第一和第二光束以不同的角度入射到光偏转器的偏转表面，其中同步探测光学系统包括探测第一光束的同步信号的第一同步探测光学系统和探测第二光束的同步信号的第二同步探测光学系统中的至少一个。此外，光源可以还包括分别发射第三和第四光束的第三和第四光源，其中当沿着正交于主扫描方向的辅扫描平面观看时，第三和第四光束以不同的角度入射到光偏转器的偏转表面上，该偏转表面不同于偏转第一和第二光束的偏转表面，其中同步探测光学系统包括探测第三光束的同步信号的第三同步探测光学系统和探测第四光束的同步信号的第四同步探测光学系统中的至少一个。

同步探测光学系统可以设置在被光偏转器偏转和扫描的光的扫描线的开始端处。

光扫描单元可以还包括设置在光源与光偏转器之间的入射光学系统。例如，入射光学系统可以包括：准直透镜，允许从光源发射的光束形成为准直光；孔径光阑，使得从光源发射的光束的光通量的横截面定形；以及柱面透镜，将从光源发射的光束在辅扫描方向上准直，该辅扫描方向平行于光偏转器的旋转轴。

光扫描单元可以还包括成像光学系统，其在被扫描的表面上形成被光偏转器偏转和扫描的光束。

根据一个方面，提供了一种电子照相成像设备，其包括：光电导主体；光扫描单元，将光束扫描到光电导主体的被扫描的表面上以形成静电潜像；以及显影单元，通过供应调色剂到静电潜像来显影静电潜像，其中该光扫描单元包括：光源，根据图像信号发射光束；光偏转器，偏转和扫描从光源发射的光束；以及同步探测光学系统，包括通过接收被光偏转器偏转和扫描的光束的一部分来探测同步信号的同步探测传感器和设置在光偏转器与同步探测传感器之间的同步探测透镜，其中同步探测透镜是变形透镜，在该变形透镜中在第一方向上的折射能力和在不同于第一方向的第二方向上的折射能力是不同的，其中同步探测透镜的第一方向关于主扫描方向倾斜，入射到同步探测透镜上的光束在该主扫描方向上被扫描。

附图说明

以上和其他特征和优点将通过参考附图详细描述其示范性实施方式而变得更明显，附图中：

图1是示出根据一个实施方式的光扫描单元的光学布置的示意图；

图2是示意图，示出在辅扫描平面上图1的光扫描单元从光源到被扫描的表面的光学布置；

图3是示意图，示出在辅扫描平面上图1的光扫描单元从光源到同步探测传感器的光学布置；

图4是示出图1的光扫描单元的同步探测光学系统的光学布置的示意图；

图5是在辅扫描平面上倾斜地入射到光偏转器上的光线的示意图；

图6是在辅扫描平面上被光偏转器反射地偏转的光线的示意图；

图7示出在图1的光扫描单元中的光偏转器中的表面塌陷；

图8示出通过图4的同步探测光学系统扫描的光束的轨迹；

图9是示意图，示出图1的光扫描单元的同步探测光学系统的光学布置；

图10是示意图，示出图1的光扫描单元的同步探测光学系统的光学布置；以及

图11是包括光扫描单元的电子照相成像设备的示意结构图。

具体实施方式

现在将参考附图更充分地描述本公开，在附图中示出示范性实施方式。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，为了清晰起见，层和区域的厚度被夸大。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和所有组合。当诸如“...的至少一个”的表述在一列元件之前时，其修饰整列的元件而不修饰该列中的单个元件。

图1是示出在主扫描平面上光扫描单元100的光学布置的示意图。图2是示意图，示出在辅扫描平面上图1的光扫描单元100从光源到被扫描的表面210a和210b的光学布置。图3是示意图，示出在辅扫描平面上图1的光扫描单元100中的同步探测光学系统的光学布置。参考图2和图3，附图标记150表示光偏转器，在此为了简化光路径，由光偏转器150进行的光的反射偏转被忽略。

在此说明书中，主扫描方向是指第一至第四光束L1、L2、L3和L4通过光偏转器150的旋转A而被偏转和扫描的偏转方向。从被扫描的表面210a、 210b、210c和210d观看，光被光偏转器150偏转和扫描的方向B可以被认为是主扫描方向。此外，当从同步探测光学系统观看，例如，从第三同步探测传感器190c观看时，方向B’可以被认为是主扫描方向。

另外，主扫描平面是指当第一至第四光束L1、L2、L3和L4通过光偏转器150的旋转A而被偏转和扫描时第一至第四光束L1、L2、L3和L4中的每个处于其上的平面。对于第一至第四光束L1、L2、L3和L4中每个的主扫描平面同时平行于第一至第四光束L1、L2、L3和L4中每个的行进方向和主扫描方向，并且正交于光偏转器150的旋转轴。如下文将描述的，根据本发明当前实施方式的光扫描单元100包括倾斜光学系统，因此严格来说，第一至第四光束L1、L2、L3和L4具有关于彼此不同的主扫描平面；但是考虑到它们是对称的，为了方便描述起见，示出了图1中位于主扫描平面上的光扫描单元100的光学系统。

辅扫描方向是主扫描平面的法线方向，其对应于被扫描的表面210a、 210b、210c和210d根据光电导鼓210(图11)的旋转而移动的方向，如下文将描述的。也就是说，辅扫描方向垂直于第一至第四光束L1、L2、L3和 L4的行进方向和主扫描方向B或B’两者。

辅扫描平面是正交于主扫描方向并且平行于第一至第四光束L1、L2、 L3和L4的行进方向和辅扫描方向两者的平面。在图2和图3中，示出了在关于第一光束L1和第二光束L2的公共辅扫描平面上光扫描单元100的光学系统。

参考图1至图3，光扫描单元100包括四个光源、即第一至第四光源110a、 110b、110c和110d，所述第一至第四光源110a、110b、110c和110d分别发射四个光束、即第一至第四光束L1、L2、L3和L4。激光二极管可以被用作第一至第四光源110a、110b、110c和110d。第一至第四光源110a、110b、110c和110d可以发射根据与黑色（K）、品红色（M）、黄色(Y）和青色（C）的图像信息相应的图像信号调制的光束。

从四个光源、即第一至第四光源110a、110b、110c和110d发出的四个光束、即第一至第四光束L1、L2、L3和L4被一个光偏转器150偏转以被扫描。光偏转器150可以是例如旋转多面镜，其包括关于旋转轴旋转的多个反射表面，即偏转表面。备选地，光偏转器150可以是微机电系统（MEMS）镜。

在四个光源、即第一至第四光源110a、110b、110c和110d之中，第一光源110a和第二光源110b被布置为平行于主扫描方向，并且光源110c和 110d可以被布置为平行于辅扫描方向。也就是说，从如图1中的主扫描平面观看，第一光源110a和第二光源110b可以被布置为交叠，第三光源110c 和第四光源110d可以被布置为交叠。此外，第一光源110a和第二光源110b 可以关于第三光源110c和第四光源110d对称地布置而光偏转器150位于其间。

入射光学系统可以设置在第一至第四光源110a、110b、110c和110d与光偏转器150之间的光路径上。入射光学系统可以包括分别设置在光路径上的四个准直透镜120a、120b、120c和120d、四个孔径光阑130a、130b、130c 和130d、以及两个柱面透镜、即第一柱面透镜140ab和第二柱面透镜140cd 中的至少一个。准直透镜120a、120b、120c和120d是允许从光源发射的光束形成为准直光或会聚光的聚光透镜。孔径光阑130a、130b、130c和130d使第一至第四光束L1、L2、L3和L4的光通量的横截面（即，其直径和形状）定形。第一柱面透镜140ab和第二柱面透镜140cd是变形透镜，其将第一至第四光束L1、L2、L3和L4在与辅扫描方向相应的方向上准直，以将第一至第四光束L1、L2、L3和L4在光偏转器150的偏转表面上形成为近似线性图像。第一柱面透镜140ab可以被用于分开入射并且平行于辅扫描方向的第一光束L1和第二光束L2，第二柱面透镜140cd可以被用于分开入射并且平行于辅扫描方向的第三光束L3和第四光束L4。备选地，也可为第一至第四光束L1、L2、L3和L4分别提供柱面透镜。此外，准直透镜120a、 120b、120c和120d以及第一和第二柱面透镜140ab和140cd可以一体形成，使得光通量经由单个透镜聚焦在辅扫描方向上，并且将该光通量形成为在主扫描方向上的准直光或会聚光。虽然上文描述了孔径光阑130a、130b、130c 和130d被布置在准直透镜120a120b、120c和120d与第一和第二柱面透镜 140ab和140cd之间，但是孔径光阑130a、130b、130c和130d也可以被布置在入射光学系统中的不同位置，例如，在第一至第四光源110a、110b、110c 和110d与准直透镜120a、120b、120c和120d之间或在第一和第二柱面透镜140ab和140cd与光偏转器150之间。

如上文所述的入射光学系统可以被布置为使得从四个光源、即第一至第四光源110a、110b、110c和110d发射的四个光束、即第一至第四光束L1、 L2、L3和L4倾斜地入射到光偏转器150的偏转表面151上。此外，如图2 和图3所示，四个光源、即第一至第四光源110a、110b、110c和110d之中，入射光学系统可以被设计为使得，当沿着辅扫描平面观看时，第一光束L1 和第二光束L2对称地入射到光偏转器150的偏转表面151上。按类似方式，入射光学系统可以被设计为使得，当沿着辅扫描平面观看时，第三光束L3 和第四光束L4对称地入射到光偏转器150的另一偏转表面151上。

在辅扫描平面上从第一光源110a发射的第一光束L1关于光偏转器150 的偏转表面151的入射角β可以在0至10度的范围内，优选地，在2至4 度的范围内。同样地，在辅扫描平面上从第二光源110b发射的第二光束L2 关于光偏转器150的偏转表面151的入射角β可以在0至10度的范围内，优选地，在2至4度的范围内。如果第一至第四光束L1、L2、L3和L4的入射角β大，则当第一至第四光束L1、L2、L3和L4被光偏转器150偏转和扫描时它们可容易地被分开，但是成像光学系统可具有复杂的光学构造。因此，第一至第四光束L1、L2、L3和L4的入射角β可以根据需要的光学规格而确定。

如上文所述，因为入射光学系统是倾斜的光学系统，所以光扫描单元100 能够通过使用单个光偏转器150来扫描多个光束，因此具有小尺寸的光扫描单元100和彩色成像设备可以由此形成来减少材料成本。

成像光学系统可以设置在光偏转器150与被扫描的表面210a、210b、210c 和210d之间的光路径上。成像光学系统在被扫描的表面210a、210b、210c 和210d上使得被光偏转器150偏转和扫描的第一至第四光束L1、L2、L3 和L4成像。成像光学系统可包括非球面透镜，其具有以相同速度校正将要扫描到被扫描的表面210a、210b、210c和210d上的第一至第四光束L1、 L2、L3和L4的特性。

例如，成像光学系统可包括设置在第一至第四光束L1、L2、L3和L4 的每条光路径上的两个第一扫描透镜160ab和160cd以及四个第二扫描透镜 170a、170b、170c和170d。在此，两个第一扫描透镜160ab和160cd具有在辅扫描方向上的近似零（0）的折射能力，四个第二扫描透镜170a、170b、 170c和170d可以形成为具有成像光学系统所需的在辅扫描方向上的大部分折射能力。第一扫描透镜160ab和160cd之一，第一扫描透镜160ab可以被分开地偏转和扫描并且平行于辅扫描方向的第一光束L1和第二光束L2共用，另一个第一扫描透镜160cd可以被分开地偏转和扫描并且平行于辅扫描方向的第三光束L3和第四光束L4共用。

第二扫描透镜170a、170b、170c和170d可以被布置为使得其顶点（中心点）关于光轴在辅扫描方向上被偏转。也就是说，第二扫描透镜170a、170b、 170c和170d可以被布置为使得第一至第四光束L1、L2、L3和L4在辅扫描方向上被偏转的同时穿过。例如根据下文将参考图1详细描述的设计示例，第二扫描透镜170a、170b、170c和170d可以被布置为使得其顶点在辅扫描方向上被偏转4.7mm。通过在被偏转位置上布置倾斜的光学系统，在被扫描的表面210a、210b、210c和210d上的扫描线曲率特性可以得到改善，第二扫描透镜170a、170b、170c和170d的入射表面和出射表面的有效表面可以减少。

虽然在当前实施方式中两个第一扫描透镜160ab和160cd被四个光束、即第一至第四光束L1、L2、L3和L4共用，但是也可为四个光束、即第一至第四光束L1、L2、L3和L4分别提供第一扫描透镜。此外，虽然根据当前实施方式的成像光学系统由用于每条光路径的两个扫描透镜组成，但是成像光学系统可由用于每条光路径的一个扫描透镜或者三个或更多扫描透镜组成。

可以适当地调节光路径的反射镜（未示出）可以进一步包括在成像光学系统之内或者插置在成像光学系统与被扫描的表面210a、210b、210c和210d 之间。

用于探测被光偏转器150偏转和扫描的第一至第四光束L1、L2、L3和 L4的同步信号的同步探测光学系统被提供。同步探测光学系统包括设置在被光偏转器150偏转和扫描的第一光束L1的光路径上的第一同步探测透镜 180a和第一同步探测传感器190a。

如图1所示，第一同步探测透镜180a和第一同步探测传感器190a可以沿着光偏转器150的预定偏转表面151上被偏转和扫描的扫描线设置在主扫描开始的开始端。因此，第一同步探测传感器190a可以探测表明第一光束 L1的扫描线的开始的同步信号。

当沿着主扫描平面观看时，第一光束L1和第二光束L2彼此交叠的同时被光偏转器150偏转和扫描，如图1所示，因此第二光束L2可以通过利用同步信号而与第一光束L1同步，通过利用第一同步探测传感器190a探测该同步信号。备选地，如图3所示，同步探测光学系统可以进一步包括设置在被光偏转器150偏转和扫描的第二光束L2的光路径上的第二同步探测透镜 180b和第二同步探测传感器190b。第二同步探测透镜180b和第二同步探测传感器190b可以具有分别与第一同步探测透镜180a和第一同步探测传感器 190a基本上相同的构造。同样地，如果额外地包括第二同步探测透镜180b 和第二同步探测传感器190b，则通过使用第二同步探测传感器190b探测第二光束L2的同步信号可以对于第二光束L2执行更准确的同步操作。

此外，由于第一光束L1和第三光束L3关于其间的光偏转器150对称地布置，因此第三光束L3可以通过利用同步信号被同步，通过利用第一同步探测传感器190a探测该同步信号。备选地，如图1所示，同步探测光学系统可以进一步包括设置在被光偏转器150偏转和扫描的第三光束L3的光路径上的第三同步探测透镜180c和第三同步探测传感器190c。在此，第三同步探测透镜180c和第三同步探测传感器190c可以具有与上文所述的第一同步探测透镜180a和第二同步探测传感器190b基本上相同的构造，除了倾斜角△θ之外。同样地，如果额外地包括第三同步探测透镜180c和第三同步探测传感器190c，则通过使用第三同步探测传感器190c探测第三光束L3的同步信号可以执行更准确的同步操作。此外，关于第四光束L4，可以进一步包括第四同步探测透镜（未示出）和第四同步探测传感器（未示出）。

接下来，将详细描述同步探测光学系统。同步探测透镜和同步探测传感器的构造对于第一至第四光束L1、L2、L3和L4中的任一个基本上相同，因此在下文，光束将标记为L，同步探测透镜将标记为附图标记180，同步探测传感器将标记为附图标记190。

图4是示意图，示出图1的光扫描单元100的同步探测光学系统的光学布置。参考图4，同步探测透镜180使得用于探测同步信号的光通量成像在同步探测传感器190的探测表面195上，以调节被光偏转器150偏转和扫描的光束L的扫描开始位置的计时。

同步探测透镜180可以被设计为使得光偏转器150的偏转表面151和同步探测传感器190的探测表面195具有彼此结合的关系。换句话说，如图3 所示，同步探测透镜180可以形成为使得当光束L关于辅扫描平面在光偏转器150的偏转表面151上形成为图像时，图像可以形成在同步探测传感器190 的探测表面195上。

同步探测透镜180可以是在第一方向181和不同于第一方向181的第二方向182上具有不同的折射能力的至少一个变形透镜。同步探测透镜180在第二方向182上的折射能力可以大于同步探测透镜180在第一方向181上的折射能力，使得光束L至少在辅扫描方向上成像在同步探测传感器190的探测表面195上。第一方向181正交于同步探测透镜180的光轴（即，Z方向），并且可以关于主扫描方向（Y方向）在顺时针方向上倾斜角△θ。第二方向182正交于第一方向181和该光轴两者，并且可以关于辅扫描方向（X方向）在顺时针方向上倾斜角△θ。角△θ，如下文在等式9中所表示的，可以近似于角β和角α，光束L以角β和角α入射到光偏转器150上。在此，参考图 1，关于第一光束L1在主扫描方向上的入射角α1和关于第二光束L2在主扫描方向上的入射角α2可以彼此不同。

同步探测传感器190是通过探测光束L1的被光偏转器150偏转和扫描的部分产生同步信号的装置，并且可以是例如光电二极管、光传感器IC等。同步探测传感器190的探测表面195可以具有在预定方向上延伸的矩形形状。在此，同步探测传感器190可以设置为使得探测表面195的宽度方向191 关于主扫描方向Y在顺时针方向上倾斜，探测表面195的长度方向192关于辅扫描方向X倾斜。探测表面195的长度方向192是指该矩形形状的长侧延伸的方向。同步探测传感器190的倾斜角可以与同步探测透镜180的倾斜角 △θ相同。

当沿着入射表面183（或出射表面）观看时，同步探测透镜180的外部形状可以是正方形（或矩形），以促进同步探测透镜180在水平方向和竖直方向上对准。在此情况下，同步探测透镜180的第一方向181可以不正交于外表面185，而是可以倾斜角△θ。同步探测透镜180的外表面185可以在正交于主扫描方向（Y方向）的同时安装在光扫描单元100的外壳（未示出）中，由于此方法是典型的，所以可以使用常规的外壳和常规的透镜支架（未示出）而没有任何改变。

在下文，将参考图1至图8描述根据实施方式的光扫描单元100的操作。

图5是在辅扫描平面上在辅扫描方向上以入射角β倾斜地入射到光偏转器150上的光束L的示意图，图6是在主扫描平面上在主扫描方向上以入射角α被反射地偏转的光束L的示意图。参考图1，在主扫描方向上的入射角可以是在第一光束L1被导向第一同步探测传感器190a的情况下的角α1（表 1），或者在第三光束L3被导向第三同步探测传感器190c的情况下的角α3 （表1）。

图7示出在图1的光扫描单元100中的光偏转器150中的表面塌陷（surfacecollapse），图8示出通过图4的同步探测光学系统而被扫描的光束 L的轨迹。在图5和图6中，N是指垂直于光偏转器150的偏转表面151的法线。

假设入射到光偏转器150上的光束L的光线矢量P，如果光偏转器150 的偏转表面151没有表面塌陷，则通过偏转表面151反射的光束L的光线矢量Q（0）可以被表示为以下的等式1。

[等式1]

Q(O)＝Rx(α-180)·Mz·Rx(α)·Ry(β)·P，

其中光线矢量P可以被表示为以下的等式2。

[等式2]

Rx（α）是光线矢量P关于x轴旋转α角的算子，并且可以被表示为以下的等式3。

[等式3]

同样地，Ry（β）是光线矢量P关于y轴旋转β角的算子，并且可以被表示为以下等式4。

[等式4]

此外，Mz是仅转变光线矢量P的Z分量的符号的算子，即，在偏转表面151上关于Z轴反射光线矢量P的算子，并且可以被表示为以下的等式5。

[等式5]

虽然光偏转器150的偏转表面151被假定为垂直于光扫描单元100的外壳的底表面，但是由于光偏转器150的制造公差或者在光偏转器150的操作期间产生的波动而导致发生表面塌陷，该表面塌陷是指在光偏转器150的操作期间偏转表面151的倾斜。如果光偏转器150的偏转表面151的表面塌陷以角ε发生，如图7所示，则被偏转表面151反射的光束L的光线矢量Q（ε）被表示为以下的等式6。

[等式6]

Q(ε)＝Rx(α-180)·Ry(β-ε)·Mz·Ry(ε)·Rx(α)·Ry(β)·P

在此，由于光偏转器150的表面塌陷而导致的光线矢量Q（0）和Q（ε）在同步探测透镜180的入射表面上移动的量被给出为以下等式7。

[等式7]

参考等式7，光束L在X轴方向上的移动量△x和光束L在Y轴方向上的移动量△y分别被给出为以下的等式8和等式9。

[等式8]

Δx＝Q1_（ε）-Q1（0）≈2ε·cosαcosβ

Δy＝Q₂（ε）-Q₂（0）≈2ε·sinαsinβ

[等式9]

等式8表明光束L在X轴方向上的移动量△x和光束L在Y轴方向上的移动量△y与光偏转器150的表面塌陷角ε大致成比例。等式9表明由于光偏转器150的表面塌陷而导致的光束L移动的角△θ被确定为在辅扫描方向上的角β和在主扫描方向上的角α（光束L以角β和角α入射到光偏转器 150上），并且表明表面塌陷角ε几乎不影响角△θ。

图8示出当在光偏转器150的偏转表面151上发生表面塌陷时光束L在同步探测透镜180的入射表面上的轨迹T1和T2。轨迹T0表示光偏转器150 没有发生表面塌陷的情况。

如图8所示，当穿过同步探测透镜180的中心部时，光束L1到达同步探测传感器190的探测表面195，因此可以理解，当光束L沿着轨迹T0扫描时，在位置S0处产生同步信号。

当发生光偏转器150的小度数的表面塌陷时，由于光束L的移动而导致以角△θ倾斜的同时光束L沿着轨迹T1扫描。因此，由于表面塌陷而使得产生同步信号的位置S0移动到位置S1。如果在光偏转器150中发生更大的表面塌陷，光束L移动到轨迹T2，并且位置S0改变为位置S2。如上文所述，同步探测传感器190的探测表面195以角△θ倾斜，因此，即使当光束 L的轨迹通过光偏转器150的表面塌陷而改变时，仍然在位置S1或位置S2 处产生同步信号。此外，同步探测透镜180被设计为使得第一方向181和第二方向182关于彼此以角△θ倾斜，同步探测透镜180的折射能力沿第一方向181和第二方向182是不同的，由此，即使当如上文所述在光偏转器150 中发生偏转表面151的表面塌陷时，位置S1或位置S2仅从同步探测透镜 180的中心点（即，位置S0）沿着第二方向182移动，因此，同步探测透镜 180的光学性能不会由于（光束L的）轨迹的改变而退化。

如上文所述，光束L通过入射光学系统的第一柱面透镜140ab和第二柱面透镜140cd在辅扫描方向上成像在光偏转器150的偏转表面151上，因为光偏转器150的偏转表面151和第一同步探测传感器190a的探测表面195 由于同步探测透镜180而具有结合关系，所以由于光偏转器150的偏转表面 151的表面塌陷而导致的扫描开始的位置和计时上的变化可以得到进一步减小。

接下来，下面将描述根据本发明当前实施方式的光扫描单元100的具体设计数据。

下面的表1至表3示出光扫描单元100的设计数据。

[表1]

第一扫描透镜160ab和160cd以及第二扫描透镜170a、170b、170c和 170d的入射表面和出射表面的非球面形状可以被表示为以下等式10。

[等式10]

其中，z表示在光轴方向上距离扫描透镜的顶点的距离，x表示在垂直于光轴的方向上的距离，y表示在主扫描方向上距离扫描透镜的顶点的距离， K表示二次曲线常数（conic constant），a_n表示在主扫描方向上的非球面系数， b_n表示在辅扫描方向上的非球面系数。此外，C₁表示在主扫描方向上的曲率半径R的倒数，C₂表示在辅扫描方向上的曲率半径r的倒数。由等式10表示的系数的值在以下的表2和表3中示出。表2和表3中没有给出的系数被认为是零（0）。

[表2]

[表3]

在表2和表3中，在光源侧的非球面系数和在光源的相反侧的非球面系数关于扫描透镜的中心轴被分开。也就是说，参考图1，在被扫描到被扫描的表面210a、210b、210c和210d上的光束之中靠近第一至第四光源110a、 110b、110c和110d的光束截面L_O1-Lc对应于光源侧，远离第一至第四光源110a、110b、110c和110d的光束截面Lc-L_O2对应于光源的相反侧。

根据表1的设计数据，在光束L1的情况下，α1=73.9°并且β=3。在此，当光偏转器150的表面塌陷ε为ε=120秒时，通过偏转表面151而被反射的第一光束L1的光线矢量Q（ε）和Q（0）被计算，如下面的等式11中所示。

[等式11]

在此，根据等式11，由于光偏转器150的表面塌陷而导致的在同步探测透镜180的入射表面上第一光束L1的光线矢量的移动角△θ为10.3度。因此，第一同步探测透镜180a的第一方向181和第二方向182顺时针旋转10.3 度，第一同步探测传感器190a也以同样的方式旋转。

对于第三同步探测透镜180c和第三同步探测传感器190c的倾斜角△θ 可以以α3=13.9代替α1=73.9来计算。

根据当前实施方式，因为同步探测透镜180和同步探测传感器190以上文所述的方式旋转，所以由于光偏转器150的表面塌陷而导致的扫描开始位置上的变化减小到0.02um的水平。然而，基础探测光学系统以相同的设计数据来设计，但是其中同步探测透镜180和同步探测传感器190没有旋转，该基础探测光学系统具有由于光偏转器150的表面塌陷而导致的扫描开始位置上的变化，该变化等于10.6um，在600dpi下产生1/4点的抖动并且使图像质量恶化。

图9是示意图，示出图1的光扫描单元100的同步探测光学系统的光学布置。

参考图9，根据本发明当前实施方式的同步探测透镜180’为典型的变形透镜，其第一方向181’垂直于外表面185’。然而，当同步探测透镜180’被装配到光扫描单元100的外壳（未示出）中时，同步探测透镜180’以旋转状态安装，使得同步探测透镜180’的第一方向181’关于主扫描方向（Y方向）以 △θ角倾斜。光扫描单元中使用的变形透镜也可以被用作同步探测透镜180’，用于安装同步探测透镜180’的一部分可被另外地设计而使得同步探测透镜 180’以角△θ旋转的同时被安装。

根据当前实施方式的同步探测光学系统与前述实施方式基本上相同，除了同步探测透镜180的外形之外，（例如，确定角△θ的方法或同步探测传感器190的布置是相同的）。根据当前实施方式，通过以旋转的方式安装同步探测透镜180’可以获得基本上相同的效果。

图10是图1的光扫描单元100的同步探测光学系统的光学布置的示意图。

参考图10，同步探测透镜180与上文参考图1至图8所述的实施方式的同步探测透镜180基本上相同。然而，在此，同步探测传感器190’的探测表面195’的宽度方向191’沿着主扫描方向Y设定，探测表面195’的长度方向 192’沿着辅扫描方向X设定。此外，在此情况下，如上参考图8所述，同步探测透镜180被设计为使得第一方向181和第二方向182关于彼此以角△θ 倾斜，因此，即使当发生光偏转器150的偏转表面151的表面塌陷时，被同步探测的光束L的位置S0、S1和S2仅在第二方向182上从同步探测透镜 180的中心点移动。因此，没有发生同步探测透镜180的光学性能根据轨迹变化而恶化。

图11为根据实施方式的电子照相成像设备的示意图。图11中所示的电子照相成像设备是通过使用干式显影剂（在下文，“调色剂”）打印彩色图像的干式电子照相成像设备。

根据本发明当前实施方式的电子照相成像设备可以包括容纳在壳体600 中的光扫描单元100、显影单元200、中间转印带300、第一和第二转印辊 310和320、以及定影单元400。

光扫描单元100是用于扫描多个光束的单元，并且可以是根据上文参考图1至图10所述的实施方式的光扫描单元100。例如，光扫描单元100可以扫描与黑色（K）、品红色（M）、黄色（Y）和青色（C）相应的四个光束。

显影单元200可以按照多个光束而为每种颜色提供。例如，对于黑色（K）、品红色（M）、黄色（Y）和青色（C）中的每个，可以包括显影单元 200。显影单元200包括：用于每种颜色的光电导鼓210，其为在其上形成静电潜像的图像接收器；以及用于显影静电潜像的显影辊220。

光电导鼓210是光电导体的示例，其包括在圆柱金属管的外表面上具有预定厚度的光电导层。光电导鼓210的外表面是扫描表面。光电导鼓210被暴露于显影单元200的外部并且在辅扫描方向上间隔开预定距离。带式的光电导带也可以被用作光电导体，代替光电导鼓210。

充电辊230设置在光电导鼓210的外圆周表面的上游部分上，其中该外圆周表面通过光扫描单元100被暴露。充电辊230是接触光电导鼓210并且旋转以将其表面充电至均匀的电势的充电器。充电偏压被施加到充电辊230。备选地，电晕充电器（未示出）可以被用作充电辊230。显影辊220通过将调色剂贴附到光电导鼓210的外圆周而将调色剂供应到光电导鼓210。用于将调色剂供应到光电导鼓210的显影偏压被施加到显影辊220。虽然图11中未示出，在每个显影单元200中可以进一步包括将包含在其中的调色剂贴附到显影辊220的供应辊、用于调节贴附在显影辊220上的调色剂的量的调节单元、以及将包含在其中的调色剂传送到供应辊和/或显影辊220的搅拌器（未示出）。

中间转印带300面对光电导鼓210的暴露于显影单元200的外部的外圆周表面。中间转印带300是用于将光电导鼓210的调色剂图像转印到打印介质P的中间转录单元。备选地，中间转印鼓可以被用作中间转印带300。中间转印带300在接触光电导鼓210的同时被驱动。四个第一转印辊310设置为面对光电导鼓210，而中间转印带300位于其间。第一转印偏压被施加到第一转印辊310使得光电导鼓210的调色剂图像被转印到中间转印带300。

第二转印辊320被布置为面对中间转印带300，使得打印介质P在其间穿过。第二转印偏压被施加到第二转印辊320，使得中间转印带300的调色剂图像被转印到打印介质P。

下面将描述根据上述构造形成彩色图像的操作。

每个显影单元200的光电导鼓210通过施加到充电辊230的充电偏压而被充电到均匀的电势。

光扫描单元100、光电导鼓210的扫描表面在长度方向上、即在主扫描方向上暴露。随着光电导鼓210旋转，扫描表面在辅扫描方向上移动，因此，与黑色（K）、品红色（M）、黄色（Y）和青色（C）的图像信息相应的二维静电潜像形成在四个光电导鼓210的相应被扫描的表面上。在此，辅扫描方向是垂直于主扫描方向的方向。四个显影单元200将黑色（K）、品红色（M）、黄色（Y）和青色（C）的调色剂供应到光电导鼓210，由此形成黑色（K）、品红色（M）、黄色（Y）和青色（C）的调色剂图像。

形成在光电导鼓210上的黑色（K）、品红色（M）、黄色（Y）和青色（C）的调色剂图像被交叠并且通过施加到第一转印辊310的第一转印偏压而被转印到中间转印带300以形成彩色调色剂图像。

容纳调色剂的最后介质，例如，打印介质P，通过使用拾取辊610和传送辊620而被传送，以在中间转印带300与第二转印辊320之间转移。转印在中间转印带300上的彩色调色剂图像通过施加到第二转印辊320的第二转印偏压而被转印到打印介质P。在中间转印带300上的调色剂图像被转印到打印介质P。转印到打印介质P的彩色调色剂图像通过静电力而保持在打印介质P的表面上。彩色调色剂图像被转印到其的打印介质P被转移到定影单元400。转印到打印介质P的彩色调色剂图像通过在定影单元400的定影辊隙处接收热和压力而被定影到打印介质P上。完成了定影的打印介质P被排放辊630排出到电子照相成像设备之外。

根据实施方式的光扫描单元和包括该光扫描单元的成像设备，同步探测系统的结构得到改善来减小由于光偏转器的表面塌陷而导致的扫描开始位置的变化。

虽然上文已经描述了使用电子照相成像设备形成彩色图像，但是本发明的实施方式不限于此。例如，当形成黑色单色图像时，光扫描单元100扫描单个光束，可以为单个光束提供显影单元220。此外，在成像设备中除了光扫描单元100之外的其他部件，即，显影单元200、中间转印带300、第一和第二转印辊310和320以及定影单元400，是以电子照相方式将调色剂图像转印到打印介质上的打印单元的示例，常规的打印单元也可以被应用于根据本发明的成像设备中。

虽然已经参考本公开的示范性实施方式具体显示和描述了本公开，然而本领域的普通技术人员将理解在不脱离由权利要求所界定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的不同变化。

本申请要求于2012年11月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No.10-2012-0123088的优先权，其公开通过全文引用而结合于此。

Claims

1.一种光扫描单元，包括：

光源，根据图像信号发射光束；

光偏转器，偏转和扫描从所述光源发射的所述光束；以及

同步探测光学系统，包括通过接收被所述光偏转器偏转和扫描的所述光束的一部分来探测同步信号的同步探测传感器和设置在所述光偏转器与所述同步探测传感器之间的同步探测透镜，

其中所述同步探测透镜是变形透镜，在该变形透镜中在第一方向上的折射能力和在不同于所述第一方向的第二方向上的折射能力是不同的，其中所述同步探测透镜的所述第一方向关于主扫描方向倾斜，入射到所述同步探测透镜上的光束在所述主扫描方向上被扫描，

其中当沿着正交于所述主扫描方向的辅扫描平面观看时，从所述光源发射的所述光束倾斜地入射到所述光偏转器的偏转表面上，

其中所述同步探测透镜的所述第一方向与所述主扫描方向之间的△θ角是通过分别在所述主扫描方向和垂直于所述主扫描方向的辅扫描方向上行进到所述同步探测透镜的所述光束关于所述光偏转器的入射角α和入射角β而被确定，所述角△θ独立于所述光偏转器的表面塌陷的程度，以及

其中所述同步探测透镜的所述第一方向与所述主扫描方向之间的所述角△θ通过以下等式表示：

<等式>

Δθ＝arctan(tanα·tanβ)。

2.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述同步探测透镜的所述第一方向与所述主扫描方向之间的所述角△θ大于在所述辅扫描方向上所述光束关于所述光偏转器的入射角β。

3.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述同步探测传感器具有矩形的探测表面，所述探测表面的宽度方向以由以上等式表示的所述角△θ倾斜。

4.如权利要求1所述的光扫描单元，其中在所述辅扫描方向上所述光束关于所述光偏转器的所述入射角β在0至10度的范围内。

5.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述同步探测透镜的所述第一方向与所述主扫描方向之间的所述角△θ在3至20度的范围内。

6.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述同步探测传感器具有矩形的探测表面，所述探测表面的宽度方向关于所述主扫描方向倾斜。

7.如权利要求6所述的光扫描单元，其中所述同步探测透镜的所述第一方向与所述探测表面的宽度方向彼此平行。

8.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述同步探测透镜在所述第二方向上的折射能力大于所述同步探测透镜在所述第一方向上的折射能力。

9.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述变形透镜的至少一个外表面正交于所述主扫描方向，所述变形透镜的所述第一方向关于正交于所述主扫描方向的所述至少一个外表面倾斜。

10.如权利要求1所述的光扫描单元，其中所述变形透镜的至少一个外表面正交于所述第一方向，正交于所述第一方向的所述至少一个外表面关于所述主扫描方向倾斜。

11.一种电子照相成像设备，包括：

光电导主体；

如权利要求1至10中任一项所述的光扫描单元，所述光扫描单元在所述光电导主体的被扫描的表面上扫描光束以形成静电潜像；以及

显影单元，通过将调色剂供应到所述静电潜像来显影所述静电潜像。