CN106896669B - 光学扫描设备以及包括该光学扫描设备的图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及光学扫描设备以及包括该光学扫描设备的图像形成设备。一种光学扫描设备包括：光源；偏转器，配置为偏转来自该光源的光束以便在主扫描方向上扫描待扫描表面；入射光学系统，配置为将来自该光源的光束引导到偏转器的偏转表面；以及成像光学系统，配置为将由偏转器偏转的光束引导到待扫描表面。所述光学扫描设备满足下面的条件：0.5＜|βsi|＜2.2，3.0＜|βso|＜10.0，以及0.2＜Li/Lo＜0.4。

Description

光学扫描设备以及包括该光学扫描设备的图像形成设备
技术领域
本发明涉及光学扫描设备，并且涉及可有效地与图像形成设备(诸如激光束打印机(LBP)、数字复印机以及多功能打印机(具有多个功能的打印机))一起使用的光学扫描设备。
背景技术
作为在图像形成设备中使用的光学扫描设备，已知存在一种光学扫描设备，其包括将从光源发射的光束引导到偏转器的入射光学系统以及将由偏转器偏转的光束引导到待扫描表面的成像光学系统。日本专利申请公开No.2015-31824讨论了一种光学扫描设备，其被配置为使得成像光学系统被布置得更接近偏转器，这有助于减少成像光学系统在主扫描方向上的长度和整个设备在光轴方向上的长度，因此实现尺寸和成本的减少。
现在，图像形成设备要求用于放置其它部件(诸如调色剂容器)的区域，由此难以减少成像光学系统和待扫描表面之间的距离。因此，像日本专利申请公开No.2015-31824中讨论的配置那样减少偏转器和成像光学系统之间的距离导致必然增大成像光学系统在副扫描截面中的横向倍率(副扫描倍率)。因此，这个配置最终增大了光学性能的敏感度和在其形成时成像光学系统中的变化。即，该配置增大了根据在制造时成像光学系统中的变化而在光学性能中的改变量以及在诸如光源之类的每个部件的组装误差。
在该情况下，解决这个问题的一种可能方法是减少入射光学系统的副扫描倍率，由此减少整个光学系统的副扫描倍率，因此防止或减少光学性能的敏感度的增大。然而，简单地增大光源和入射光学系统之间的距离来实现此导致必然在副扫描方向上增大入射光学系统，使得难以减少入射光学系统的尺寸。
发明内容
本发明涉及在减少光学扫描设备中的光学性能的敏感度的同时实现尺寸的减少。
根据本发明一个方面，一种光学扫描设备包括：光源；偏转器，配置为偏转来自该光源的光束以便在主扫描方向上光学地扫描待扫描表面；入射光学系统，配置为将来自该光源的光束引导到偏转器的偏转表面；以及成像光学系统，配置为将由偏转器偏转的光束引导到待扫描表面。其中，所述光束的扫描速度在待扫描表面上的轴上像高处和轴外像高处之间是不同的。所述光学扫描设备满足下面的条件式：0.5<|βsi|<2.2,5.62≦|βso|<10.0,以及0.2<Li/Lo<0.4，其中βsi表示入射光学系统在副扫描截面中的倍率，βso表示成像光学系统在副扫描截面中的倍率，Li表示光源与偏转表面之间的在光轴上的距离，并且Lo表示偏转表面与待扫描表面之间的在光轴上的距离。
从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
附图说明
图1A和图1B是示出根据本发明的第一示例性实施例的光学扫描设备的主要部分的截面图。
图2A和图2B是示出根据比较示例的光学扫描设备的主要部分的截面图。
图3A-3D示出本发明的示例性实施例的效果。
图4A和图4B是示出根据本发明的第二示例性实施例的光学扫描设备的主要部分的截面图。
图5是示出根据本发明示例性实施例的图像形成设备的主要部分的截面图。
具体实施方式
在下面的描述中，将参考附图描述本发明的典型的示例性实施例。为了方便起见可以以与实际尺寸不同的尺度来描绘每个附图。此外，相同的部件在每个附图中将由相同的附图标记标识，并且将省略重复的描述。
在下面的描述中，主扫描方向指的是与偏转器的旋转轴(或摇动轴)垂直的方向以及与成像光学系统的光轴方向垂直的方向。主扫描方向是由偏转器光学地扫描待扫描表面的方向。副扫描方向指的是与偏转器的旋转轴或摇动轴平行的方向。此外，主扫描截面指的是包括光轴并且与主扫描方向平行的截面，即，与副扫描方向垂直的截面。副扫描截面指的是与副扫描方向以及成像光学系统的光轴平行的截面，即，与主扫描方向垂直的截面。
图1A和图1B是示出根据本发明的第一示例性实施例的光学扫描设备10的主要部分的截面图。图1A和图1B分别示出主扫描截面的视图(XY截面图)以及包括成像光学系统的光轴的副扫描截面的视图(ZX截面图)。根据本示例性实施例的光学扫描设备10包括光源1、入射光学系统2、孔径光阑3、偏转器4、以及成像光学系统5，并且是通过使用偏转器4偏转光束来光学地扫描待扫描表面6的设备。图1B部分地示出从偏转器4的偏转表面4a到待扫描表面6的部分。光学扫描设备10可以采用如下的配置，即该配置使得偏转反射镜(反射部件)布置在从偏转表面4a到待扫描表面6的光路中，由此在副扫描截面中偏转光路。
在光学扫描设备10中，从光源1发射的光束在经过入射光学系统2之后通过包括椭圆孔的孔径光阑3形成为椭圆形，并且入射在偏转器4的偏转表面4a上。例如，半导体激光器可以被用作光源1，并且其发光点的数量可以是一个或多个。在本示例性实施例中，采用包括椭圆孔的椭圆孔径光阑作为孔径光阑3，但是孔的形状不限于此。例如，可以采用包括矩形孔的矩形孔径光阑作为孔径光阑3。
入射光学系统2是在主扫描截面中具有正折光力的变形(anamorphic)准直器透镜，并且将光束转换为在主扫描截面中基本上平行的光。基本上平行的光这里不仅包括精确平行的光而且包括微弱地会聚的光和微弱地发散的光。然后，入射光学系统2在副扫描截面中将光束会聚在偏转表面4a上或偏转表面4a附近以便在偏转表面4a上形成在主扫描方向上拉长的线形图像。
偏转器4由驱动单元(未示出)以恒定速度在主扫描截面中从入射光学系统2到成像光学系统5的方向上旋转(如附图中示出的箭头所示)。偏转器4通过偏转表面4a将来自孔径光阑3的光束偏转以便经由成像光学系统5在主扫描方向上光学地扫描待扫描表面6上的有效扫描区域(打印区域)。在本示例性实施例中，采用具有四个偏转表面的旋转多面镜(多面体镜)作为偏转器4，但是偏转表面的数量不限于此。此外，可以采用能围绕摇动轴摇动的具有一个或两个偏转表面的能摇动的反射镜代替旋转多面镜。
成像光学系统5包括单个成像光学元件(成像透镜)，并且引导和会聚由偏转表面4a偏转的光束到待扫描表面6上，以便在主扫描截面和副扫描截面两者中在待扫描表面6上或附近形成光源1的图像。成像光学系统5具有两个光学表面(透镜表面)，即入射表面(第一表面)5a和出射表面(第二表面)5b。成像光学系统5配置为允许利用偏转表面4a偏转的光束以均匀的速度扫描待扫描表面6，即，满足主扫描截面中的fθ特性。此外，成像光学系统5在副扫描截面中在偏转表面4a或其附近与待扫描表面6或其附近之间建立共轭关系，由此减少在偏转表面4a倾斜时待扫描表面6上的在副扫描方向上的扫描位置的偏移(光学面歪斜误差(tangle error)补偿)。
在本示例性实施例中，入射光学系统2和成像光学系统5中的每一个包括单个光学元件，但是它们中的每一个在必要时可以包括多个光学元件。例如，入射光学系统2可以包括两个光学元件，准直器透镜和变形透镜。然而，期望的是入射光学系统2和成像光学系统5中的每一个包括单个光学元件以便实现整个设备的尺寸和成本的减少。
此外，根据本示例性实施例的入射光学系统2和成像光学系统5中的每一个是通过注射成型来形成的塑料成型的透镜，但是不限于此，而可以是玻璃透镜。此外，在入射光学系统2和成像光学系统5中的每一个包括多个光学元件的情况下，它们可以通过结合玻璃透镜和塑料成型的透镜来构造。然而，期望的是采用塑料成型的透镜，这使得易于形成衍射表面和非球面形状并且适合于大量生产，以便改善生产力和光学性能。
在表1中指出根据本示例性实施例的光学扫描设备10的配置。表1中的轴上偏转点指的是在来自光源1的光束入射在待扫描表面6的轴上像高的位置上时该光束的主光线和偏转表面4a彼此相交的点。
[表1]
在原点、X轴、Y轴和Z轴被分别设定为光学表面和光轴之间的交点、在光轴方向上延伸的X轴、在主扫描截面中与光轴正交的Y轴以及在副扫描截面中与光轴正交的Z轴时，根据本示例性实施例的成像光学系统5的每个光学表面的形状x由以下表达式(1)到(4)限定。
x＝X+S…(1)
表达式(2)表示在主扫描截面中的光学表面的形状(母线形状)，并且表达式(3)表示在像高Y的位置处的副扫描截面中的光学表面的形状(子线(sagittal)形状)。在该情况下，如表达式(4)中表示的，在副扫描截面中的光学表面的曲率半径r'根据Y的值而改变。在表达式(2)和(4)中，假设在Y>0的情况下Y对应于“上部”并且在Y<0的情况下Y对应于“下部”，设定每个非球面系数。然后，在表1中指出每个非球面系数，其中在“上部”的情况下i设定为i＝u并且在“下部”的情况下i＝1。
根据本示例性实施例的入射光学系统2的入射表面是其中形成有衍射光栅的衍射表面，并且，在k表示衍射级(在本示例性实施例中k＝1)并且λ表示设计波长时，衍射光栅的相位函数Φ由以下表达式(5)表示。
在光学扫描设备10周围的环境温度改变时，这个改变引起从光源1发射的光束的波长以及每个光学表面的形状、折射率等等的改变，因此引起每个光学系统的焦点的改变。因此，在本示例性实施例中，采用塑料成型的透镜作为入射光学系统2并且其光学表面被形成为衍射表面，这允许入射光学系统2补偿由环境温度的改变引起的焦点改变。例如，如果环境温度相对于正常温度增大，则入射光学系统2的光学表面的焦度(折光力)由于光束波长拉长并且塑料材料伸长而衰减。另一方面，衍射表面的焦度由于光束的波长拉长而增强，这允许由折射表面和衍射表面引起的焦点改变相互抵消。
接下来，将利用比较示例描述本示例性实施例的效果。图2A和图2B是示出根据比较示例的光学扫描设备20的主要部分的截面图，并且图2A和图2B分别示出主扫描截面的视图和包括成像光学系统5的光轴的副扫描截面的视图。表2中示出根据比较示例的光学扫描设备20的配置。
[表2]
根据比较示例的成像光学系统5的每个光学表面的形状x由上述的表达式(1)到(3)以及下面的表达式(6)表示。
如根据图1A和表1与图2A和表2之间的比较所理解的，与比较示例相比，在本示例性实施例中偏转器4和成像光学系统5之间的距离可以更短，并且成像光学系统5在主扫描方向上的宽度可以更窄。另一方面，由于必需保证用于放置调色剂容器等的区域，难以减少在偏转表面4a和待扫描表面6之间的在光轴上的距离Lo(轴上偏转点与待扫描表面6之间的距离)，由此这个距离在本示例性实施例和比较示例之间几乎相等。因此，与比较示例相比，在本示例性实施例中成像光学系统5的副扫描倍率的绝对值|βso|更大，因为这个值在本示例性实施例中为3.42倍而在比较示例中为2.40倍。
减少入射光学系统2的副扫描倍率的绝对值|βsi|能够减少从光源1到待扫描表面6的整个光学系统的副扫描倍率的绝对值|βs|，因此减少光学性能的敏感度。然而，出于减少入射光学系统2的副扫描倍率的绝对值|βsi|的目的简单地增大光源1和入射光学系统2之间的距离导致必然在副扫描方向上增大入射光学系统2。
将参考图3A-3D描述这个问题。图3A中的配置是示出在根据比较示例的整个光学系统被展开为在同一轴上排成一行时的副扫描截面的示意图，并且图3B和图3C中的配置分别是其中从第一行中的配置中减少偏转表面4a和成像光学系统5之间的距离的配置。此外，图3D中的配置是示出在根据本示例性实施例的整个光学系统被展开为在同一轴上排成一行时的副扫描截面的示意图。
与图3A中的配置相比，图3B中的配置将光源1放置得更远离入射光学系统2而同时维持成像光学系统5的在面向待扫描表面6的扫描侧的f数(Fno)，由此减少入射光学系统2的副扫描倍率的绝对值|βsi|。此外，与图3A中的配置相比，图3C中的配置将入射光学系统2放置得更接近偏转表面4a，由此减少入射光学系统2的副扫描倍率的绝对值|βsi|。
在图3B和图3C中的配置中的每一个中比较对图3A中的配置进行改变之前的光路(虚线)和对图3A中的配置进行改变之后的光路(实线)，由实线表示的光路上的光束宽度Hb或Hc比由虚线表示的光路上的光束宽度Ha大。换句话说，这个比较揭示了，如果在从图3A中的配置中减少成像光学系统5和偏转表面4a之间的距离的同时减少入射光学系统2的副扫描倍率，则这引起入射光学系统2在副扫描方向上的增大。
现在，为了简化描述，假设在图3A中的配置中绝对值|βso|和|βsi|为|βso|＝|βsi|＝2，并且然后从这个配置改变偏转表面4a和成像光学系统5之间的距离，使得绝对值|βso|增大到|βso|＝3。在该情况下，绝对值|βsi|应该变为|βsi|＝1.33以便在改变前和改变后之间保持整个光学系统的副扫描倍率的绝对值|βs|不变。在该情况下，入射光学系统2的出射表面上的光束宽度Hb在图3B中的配置中为Hb＝4.17mm，并且为在对图3A中的配置进行改变之前的光束宽度Ha＝2.78mm的基本上1.5倍宽。此外，入射光学系统2的出射表面上的光束宽度Hc在图3C中的配置中为Hc＝3.61mm，并且为光束宽度Ha的基本上1.3倍宽。
以这种方式，简单地减少入射光学系统2的副扫描倍率的绝对值|βsi|导致在副扫描方向上增大入射光学系统2。在本示例性实施例中，这个问题通过适当地设定入射光学系统2和成像光学系统5的副扫描倍率和每个部件的布局来解决。具体地，在Li表示光源1和偏转表面4a之间的在光轴上的距离，即，光源1的发光点和轴上偏转点之间的距离时，根据本示例性实施例的光学扫描设备10满足以下条件表达式(7)到(9)。
0.5<|βsi|<2.2…(7)
3.0<|βso|<10.0…(8)
0.2<Li/Lo<0.4…(9)
条件表达式(7)表示入射光学系统2的副扫描倍率小到某种程度，即，入射光学系统2被布置在接近偏转表面4a到某种程度的位置处。条件表达式(8)表示成像光学系统5的副扫描倍率大到某种程度，即，成像光学系统5被布置在接近偏转表面4a到某种程度的位置处。此外，条件表达式(9)表示光源1被布置在接近偏转表面4a到某种程度的位置处。
如果入射光学系统2的副扫描倍率降到由条件表达式(7)限定的下限之下，则入射光学系统2被布置得太接近偏转表面4a，这使得难以制造光学扫描设备10。如果入射光学系统2的副扫描倍率超过由条件表达式(7)限定的上限，则入射光学系统2的副扫描倍率变得太大，这使得难以减少光学性能的敏感度。
此外，如果成像光学系统5的副扫描倍率降到由条件表达式(8)限定的下限之下，则成像光学系统5被布置得太远离偏转表面4a，这使得难以减少整个设备在光轴方向上的尺寸。如果成像光学系统5的副扫描倍率超过由条件表达式(8)限定的上限，则成像光学系统5被布置得太接近偏转表面4a，这使得难以制造光学扫描设备10。
此外，如果距离Li和Lo之间的关系降到条件表达式(9)限定的下限之下，则光源1被布置得太接近入射光学系统2，这使得难以制造光学扫描设备10。此外，如果距离Li和Lo之间的关系超过条件表达式(9)限定的上限，则光源1被布置得太远离入射光学系统2，这使得难以防止或减少入射光学系统2在副扫描方向上的增大。
以这样的方式，通过满足条件表达式(7)到(9)，根据本示例性实施例的光学扫描设备10可以在减少整个光学系统的副扫描倍率的同时实现成像光学系统5的尺寸减少和防止或减少入射光学系统2的增大两者，由此实现整个设备的尺寸减少。这个效果允许光学扫描设备10减少关于每个光学系统的材料成本(实现成本削减)而同时减少整个光学系统的光学性能的敏感度。
如图3D中的配置所指示的，不同于图3B和3C中的配置，在根据本示例性实施例的整个光学系统中，与图3A中的配置相比，光源1和入射光学系统2两者被布置得更接近偏转表面4a。由于这个布局，图3D中的配置成功防止或减少入射光学系统2在副扫描方向上的增大而同时减少入射光学系统2和成像光学系统5中的每一个到偏转表面4a的距离。
具体地，在本示例性实施例中Li/Lo的值为0.36而在比较示例中Li/Lo的值为0.54，这表示与比较示例中的Li相比在本示例性实施例中Li被减少。然后，根据本示例性实施例的入射光学系统2的出射表面上的光束宽度Hd为2.55mm，并且与图3B和图3C中的配置中的Hb和Hc相比显著地更窄。
为了在考虑由偏转器4的旋转引起的发热和每个部件的组装公差的同时进一步减少整个光学系统的副扫描倍率，进一步期望的是入射光学系统2满足以下条件表达式(10)。
1.0<|βsi|<1.9…(10)
在本示例性实施例中，绝对值|βsi|是|βsi|＝1.76，并且满足上述的条件表达式(7)和(10)两者。因此，|βs|可以减少到小至6.02，这基本上等于比较示例。如果用根据比较示例的入射光学系统代替根据本示例性实施例的入射光学系统2，则绝对值|βs|增大到|βs|＝8.21，导致光学性能对每个部件的组装精度的敏感度增大。类似地，如果考虑由偏转器4的旋转引起的发热和每个部件的组装公差，进一步期望的是成像光学系统5满足以下条件表达式(11)。
3.0<|βso|<6.0…(11)
此外，在A表示作为待扫描表面6上的光学扫描的对象的有效扫描区域的在主扫描方向上的宽度(有效扫描宽度)时，期望的是根据本示例性实施例的光学扫描设备10满足以下条件表达式(12)。
0.38≤Lo/A≤0.75…(12)
如果距离Lo和宽度A之间的关系降到条件表达式(12)限定的下限之下，则这导致在待扫描表面6由偏转器4光学地扫描时最大扫描场角(相对于最大轴外像高的入射角)的宽度太大，导致必然增强成像光学系统5的焦度并且因此使得难以制造成像光学系统5。此外，如果距离Lo和宽度A之间的关系超过条件表达式(12)限定的上限，则偏转器4和待扫描表面6之间的距离变得太长，这使得难以减少设备的尺寸。
此外，如果考虑成像光学系统5的组装公差和布局的容易性，则进一步期望的是满足以下条件表达式(13)。在本示例性实施例中，距离Lo与宽度A之间的关系为Lo/A＝0.67，并且满足条件表达式(12)和(13)两者。
0.5≤Lo/A≤0.75…(13)
以这样的方式，依据根据本示例性实施例的光学扫描设备10，可以在减少光学性能的敏感度的同时实现尺寸减少。
在下面的描述中，将详细描述根据本发明的第二示例性实施例的光学扫描设备。图4A和图4B是示出根据本示例性实施例的光学扫描设备40的主要部分的截面图，并且图4A和图4B分别示出主扫描截面和副扫描截面。在表3中指出根据本示例性实施例的光学扫描设备40的配置。
[表3]
类似于第一示例性实施例，根据本示例性实施例的成像光学系统5的每个光学表面的形状也由表达式(1)到(4)表示的定义表达式表示。然而，不同于第一示例性实施例，根据本示例性实施例的成像光学系统5被配置为使得利用偏转表面4a偏转的光束以不均匀的速度扫描待扫描表面6，即，不满足主扫描截面中的fθ特性。
像第一示例性实施例一样，光学表面应该被形成为在主扫描截面中在轴上像高和轴外像高之间很大程度不同的形状，以便允许成像光学系统5具有fθ特性。然后，将成像光学系统5放置得太接近偏转器4导致主扫描截面中的光学表面的形状的急剧改变，导致彗形像差(comatic aberration)增大。因此，成像光学系统5应该被布置为相距偏转器4特定距离，以便维持成像光学系统5的fθ特性和光学性能两者。
另一方面，在本示例性实施例中，成像光学系统5被配置为具有如下扫描特性，即其使得光束不满足待扫描表面6上的速度的均匀性，这允许在维持光学性能的同时将成像光学系统5布置为进一步接近偏转器4，由此实现整个设备的尺寸的进一步减少。
在θ表示通过偏转器4的扫描角(扫描场角)，Y[mm]表示以扫描角θ偏转的光束在待扫描表面6上的在主扫描方向上的光会聚位置(像高)，并且f[mm]表示轴上像高处的成像系数时，根据本示例性实施例的成像光学系统5的扫描特性由以下表达式(14)表示。
Y＝f×θ+α×θ3…(14)
然而，成像系数f为与fθ特性：Y＝fθ中的f对应的系数，并且是用于将fθ特性扩展到除了平行光束以外的光束的系数，该fθ特性是在平行光束入射在成像光学系统5上时的扫描特性。换句话说，在包括平行光束的具有各种会聚的光束入射在成像光学系统5上时，成像系数f是用于在光会聚位置Y和扫描角θ之间建立成比例的关系的系数。在本示例性实施例中，轴上像高处的成像系数f是f＝106.7。
此外，表达式(14)中的α是用于确定根据本示例性实施例的成像光学系统5的扫描特性的系数(扫描特性系数)，并且在本示例性实施例中是α＝12.6。例如，如果系数α是0，表达式(14)表示为Y＝fθ，并且因此对应于fθ特性。然而，如果系数α不是0，表达式(14)对应于如下扫描特性，即在光会聚位置Y和扫描角θ之间不建立成比例的关系。表示成像光学系统5的扫描特性的表达式不限于上述的表达式(14)。
然后，通过对表达式(14)相对于扫描角θ求微分，可以获得相对于扫描角θ的、待扫描表面6上的光束的扫描速度，如以下表达式(15)所指示的。
dY/dθ＝f+3α×θ2…(15)
此外，通过将表达式(15)除以作为轴上像高处的速度的dY(0)/dθ＝f，获得以下表达式(16)。
(dY/dθ)/f＝1+3α×θ2/f…(16)
表达式(16)表示每个轴外像高处的速度的均匀性距离轴上像高处的速度的均匀性的偏差量，即，轴外像高处的部分倍率距离轴上像高处的部分倍率的偏差量(部分倍率的偏差)。根据本示例性实施例的光学扫描设备40具有部分倍率，使得α≠0意指光束的扫描速度在轴上像高处与轴外像高处之间是不同的。换句话说，轴外像高处的扫描位置(每单位时间的扫描距离)根据部分倍率的偏差而伸展(stretch)，由此在不考虑部分倍率的这个偏差的情况下光学地扫描待扫描表面6导致待扫描表面6上形成的图像的劣化(打印性能的劣化)。
因此，在本示例性实施例中，如果系数α为α≠0，则光源1的调制定时(发光定时)和调制持续时间(发光持续时间)由控制单元(未示出)根据部分倍率的偏差来控制。这个控制允许光学扫描设备40电气地校正待扫描表面6上的扫描位置和扫描时间，由此允许光学扫描设备40校正部分倍率的偏差以及因此图像的劣化，获得如在满足fθ特性时获得的那样优秀的打印性能。
如根据图1A、图1B、图2A和图2B与图4A和图4B之间的比较而清楚理解的，与第一示例性实施例和比较示例相比，在本示例性实施例中，成像光学系统5和偏转表面4a之间的距离可以更短，并且成像光学系统5在主扫描方向上的宽度也可以显著地更窄。然而，如上所述，由于必需保证用于放置调色剂容器等的区域，难以减少在偏转表面4a和待扫描表面6之间的在光轴上的距离Lo，因此这个距离在本示例性实施例和比较示例之间几乎相等。因此，与比较示例相比，在本示例性实施例中成像光学系统5的副扫描倍率的绝对值|βso|更大，因为这个值在本示例性实施例中为5.62倍而在比较示例中为2.4倍。
因此，类似于第一示例性实施例，在本示例性实施例中，入射光学系统2的副扫描倍率和每个部件的布局也被适当地设定从而满足上述的条件表达式(7)到(9)，由此允许光学扫描设备40实现整个光学系统的副扫描倍率的减少和整个设备的尺寸的减少两者。
具体地，入射光学系统2的副扫描倍率|βsi|为1.56倍，并且整个光学系统的副扫描倍率|βs|可以减少直到8.76倍。如果用根据比较示例的入射光学系统2代替根据本示例性实施例的入射光学系统2，则|βsi|为2.40倍，使得整个光学系统的副扫描倍率|βs|增大到13.49倍。
此外，在本示例性实施例中Li/Lo的值为0.33并且入射光学系统2的出射表面上的光束宽度为2.01mm，由此与比较示例相比可以实现Li的减少和光束宽度的减少。此外，在本示例性实施例中，距离Lo与宽度A之间的关系为Lo/A＝0.60，并且满足上述的条件表达式(12)和(13)两者。
[图像形成设备]
图5为示出根据本发明示例性实施例的图像形成设备104的主要部分的示意图(副扫描截面的视图)。图像形成设备104包括光学扫描单元100，其为根据上述的各个示例性实施例中的任何一个的光学扫描设备。
如图5中所示出的，从外部设备117(诸如个人计算机)输出的代码数据Dc被输入到图像形成设备104。这个代码数据Dc被设备中的打印机控制器111转换为图像数据(点数据)Di，并且输入到光学扫描单元100。然后，从这个光学扫描单元100发射根据图像信号Di调制的光束103，并且在主扫描方向上利用这个光束103扫描感光鼓101的感光表面(待扫描表面)。打印机控制器111不仅负责上述的数据转换而且控制图像形成设备104中的每个单元，诸如下面将描述的马达105。
用作静电潜像承载部件(感光部件)的感光鼓101由马达105沿顺时针方向旋转。然后，根据该旋转在副扫描方向上感光鼓101的感光表面相对于光束103移位。使感光表面均匀充电的充电辊102被布置在感光鼓101上方邻接感光表面。然后，图像形成设备104被配置为使得利用来自光学扫描单元100的光束103照射由充电辊102充电的感光表面。
如上所述，基于图像信号Di调制光束103，并且利用这个光束103的照射使得在感光表面上形成静电潜像。这个静电潜像由显影单元107显影为调色剂图像，显影单元107被布置在感光鼓101的旋转方向上的利用光束103照射的位置的更下游侧邻接感光表面。
由显影单元107显影的调色剂图像被转印辊(转印单元)108转印到用作转印材料的片材112上，该转印辊108布置在感光鼓101下面且与感光鼓101相对。片材112被包含在位于感光鼓101前面(图5中的右侧)的片材盒109中，但是也可以被手动地馈送。片材馈送辊110被布置在片材盒109的端部处，通过该片材馈送辊110将片材盒109中的片材112馈送到传送路径上。
其上转印有未定影的调色剂图像的片材112被进一步传送到布置在感光鼓101后面(图5中的左侧)的定影单元。定影单元包括定影辊113以及加压辊114，定影辊113在其中具有定影加热器(未示出)，并且加压辊114被布置为与这个定影辊113压力接触。这个定影单元通过加热从转印辊108传送的片材112而同时在定影辊113和加压辊114之间的压力接触部分处按压这个片材112来使片材112上的未定影的调色剂图像定影。此外，片材排放辊116被布置在定影辊113后面，并且将其上定影有调色剂图像的片材112从图像形成设备104向外排放。
通过为光学扫描单元100、感光鼓101和显影单元107中的每一个设置多个单元，图像形成设备104可以被配置作为彩色图像形成设备。此外，通过将包括线传感器(诸如电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器)的彩色图像读取设备作为外部设备117连接到图像形成设备104，可以构造彩色数字复印机。
[示例性的变型]
已经描述了本发明的典型的示例性实施例和示例，本发明不限于这些示例性实施例和示例，并且这些示例性实施例和示例可以在本发明的精神的范围内以各种方式被结合、修改和改变。
例如，上述示例性实施例中的每一个采用利用来自单个光源1的光束光学地扫描单个待扫描表面6的配置，但是本发明不限于此并且可以采用由单个偏转器同时偏转来自多个光源的光束以便光学地扫描多个待扫描表面的配置。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims (10)

1.一种光学扫描设备，包括：
光源；
偏转器，配置为偏转来自该光源的光束以便在主扫描方向上扫描待扫描表面；
入射光学系统，配置为将来自该光源的光束引导到偏转器的偏转表面；以及
成像光学系统，配置为将由偏转器偏转的光束引导到待扫描表面，
其中，所述光束的扫描速度在待扫描表面上的轴上像高处和轴外像高处之间是不同的，以及
其中所述光学扫描设备满足下面的条件：
0.5<|βsi|<2.2,
5.62≦|βso|<10.0,以及
0.2<Li/Lo<0.4，
其中βsi表示入射光学系统在副扫描截面中的倍率，βso表示成像光学系统在副扫描截面中的倍率，Li表示光源与偏转表面之间的在光轴上的距离，并且Lo表示偏转表面与待扫描表面之间的在光轴上的距离。
2.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中，在A表示待扫描表面上的有效扫描宽度时，该光学扫描设备满足0.38≤Lo/A≤0.75的条件。
3.根据权利要求2所述的光学扫描设备，其中该光学扫描设备满足0.5≤Lo/A≤0.75的条件。
4.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中该光学扫描设备满足1.0<|βsi|<1.9的条件。
5.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中该成像光学系统包括单个光学元件。
6.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中该入射光学系统和该成像光学系统中的至少一个包括衍射表面。
7.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中该入射光学系统包括单个光学元件。
8.根据权利要求1所述的光学扫描设备，还包括：
控制单元，配置为基于成像光学系统的部分倍率的偏差来控制光源的发光定时和持续时间。
9.一种图像形成设备，包括：
根据权利要求1到8中的任何一个所述的光学扫描设备；
显影单元，配置为将由该光学扫描设备在待扫描表面上形成的静电潜像显影作为调色剂图像；
转印单元，配置为将所显影的调色剂图像转印到转印材料上；以及
定影单元，配置为将所转印的调色剂图像定影到转印材料上。
10.一种图像形成设备，包括：
根据权利要求1到8中的任何一个所述的光学扫描设备；以及
打印机控制器，配置为将从外部设备输出的信号转换为图像数据以便将该图像数据输入到光学扫描设备。
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