CN109491077A

CN109491077A - 光学扫描设备和电子成像装置

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Publication number: CN109491077A
Application number: CN201811633897.6A
Authority: CN
Inventors: 聂勇超; 王超
Original assignee: Zhuhai Pantum Electronics Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Pantum Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: US11803050B2; CN109491077B; WO2020134716A1; US20210325665A1

Abstract

本发明提供一种光学扫描设备和电子成像装置，包括：光源；光学偏转器；成像光学系统，用于将光学偏转器偏转的光束引导至被扫描面上成像；成像光学系统包括，满足：fc/fs≤0.6，X1‑X1c＞0，X2‑X2c＞0的F‑θ透镜其中，fc为F‑θ透镜的fθ系数；fs为F‑θ透镜的焦点距离；X1为任一入射点在主光轴上投影与扫描原点之间的距离；X2为任一出射点在主光轴上投影与扫描原点之间的距离；X1c为中心入射点与扫描原点之间的距离；X2c为中心出射点与扫描原点之间的距离，从而降低了图像畸变和线性扫描性能恶化的可能性，在实现体积小型化的同时提高了扫描成像的准确性，提高了画像质量。

Description

光学扫描设备和电子成像装置

技术领域

本发明涉及光学扫描技术，尤其涉及一种光学扫描设备和电子成像装置。

背景技术

光学扫描设备广泛应用于打印成像、图文复印、激光打码及医学影像等图像形成领域中。例如在记录介质上形成图像的打印机或复印机产品中，使用光学扫描设备在感光鼓的被扫描面上扫描形成静电潜像，在进行显像处理后转印至纸面实现打印或复印。而光学扫描设备对整体产品的体积影响较大，因此需要减短光路以减小光学扫描设备的体积，从而减小整体产品的体积。

现有的光学扫描设备，通常用F-θ透镜作为成像光学系统，并通过缩短光学偏转器与成像光学系统之间的距离，改变透镜系统的折射率和表面曲率等方式来缩短光路。

但是。现有的光学扫描设备小型化方式容易导致图像畸变、线性扫描性能恶化等问题。因此现有的光学扫描设备在小型化后的画像质量不高。

发明内容

本发明提供一种光学扫描设备和电子成像装置，降低了图像畸变和线性扫描性能恶化的可能性，在实现体积小型化的同时提高了扫描成像的准确性，提高了成像质量。

根据本发明的第一方面，提供一种光学扫描设备，包括：

光源，用于发射光束；

第一光学单元，用于使所述光源发出的光束在主扫描方向上准直和在副扫描方向上聚焦；

光学偏转器，用于偏转所述第一光学单元出射的光束；

成像光学系统，用于将所述光学偏转器偏转的光束引导至被扫描面上成像；

所述成像光学系统是F-θ透镜，所述F-θ透镜接受从所述光学偏转器出射的偏转光的表面有效区域为入射表面，所述F-θ透镜的出射形成扫描光的表面有效区域为出射表面；入射到所述光学偏转器的所述光束所在的直线与所述F-θ透镜的主光轴的交点为扫描原点；所述光束与F-θ透镜的入射表面上的交点为入射点，所述F-θ透镜的入射表面与所述主光轴相交的点为中心入射点；所述光束与F-θ透镜的出射表面上的交点为出射点，所述F-θ透镜的出射表面与主光轴相交的点为中心出射点，所述F-θ透镜满足如下公式一、公式二和公式三：

fc/fs≤0.6 公式一，

X1-X1c＞0 公式二，

X2-X2c＞0 公式三；

其中，fc为所述F-θ透镜的fθ系数；

fs为所述F-θ透镜的焦点距离；

X1为任一所述入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；

X2为任一所述出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；

X1c为所述中心入射点与所述扫描原点之间的距离；

X2c为所述中心出射点与所述扫描原点之间的距离。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述入射表面上与所述主光轴距离最远的入射点为边缘入射点；所述F-θ透镜还满足如下公式四：

0.5≤(X1_max-X1c)/(X2c-X1c)≤0.6 公式四，

其中，X1_max为所述边缘入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；

所述出射表面上与所述主光轴距离最远的出射点为边缘出射点；所述F-θ透镜还满足如下公式五：

0≤(X2_max-X2c)/(X2c-X1c)≤0.1 公式五，

其中，X2_max为所述边缘出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离。

可选地，在第一方面的另一种可能实现方式中，所述F-θ透镜还满足：所述中心出射点与边缘出射点之间的其他出射点，包含有最远出射点，其中，所述最远出射点为与所述X2的最大值相对应的出射点。

可选地，在第一方面的再一种可能实现方式中，X1c＝21.90mm，X2c＝30.90mm，

21.90mm＜X1＜27.29mm，30.9mm＜X2＜33.24。

可选地，在第一方面的又一种可能实现方式中，X1_max＝27.12mm，X2_max＝31.7mm。

可选地，在第一方面的又一种可能实现方式中，还包括：设置在所述光源和所述第一光学单元之间的光阑单元；

所述光阑单元用于使所述光源发射的光束成形。

可选地，在第一方面的又一种可能实现方式中，所述第一光学单元包括变形透镜，

或者包括独立的准直透镜和圆柱透镜。

可选地，在第一方面的又一种可能实现方式中，所述光学偏转器包括多面体主体，所述多面体主体的表面形成多个反射镜面；

所述多面体主体沿旋转轴旋转，所述旋转轴的中轴线与所述副扫描方向平行。

根据本发明的第二方面，提供一种电子成像装置，包括：

本发明第一方面以及第一方面各种可能设计的所述光学扫描设备；

和感光鼓；

其中，所述光学扫描设备和所述感光鼓配合设置，所述光学扫描设备出射的光束在所述感光鼓的光感受面上形成静电潜像；

显影装置，用于将所述静电潜像显影形成碳粉图像；

转印装置，用来将所述碳粉图像转印到转印介质上；

定影装置，用来对转印介质上的被转印的碳粉图像定影。

本发明提供的一种光学扫描设备和电子成像装置，包括光源，用于发射光束；第一光学单元，用于使所述光源发出的光束在主扫描方向上准直和在副扫描方向上聚焦；光学偏转器，用于偏转所述光源发射的光束；成像光学系统，用于将所述光学偏转器偏转的光束引导至被扫描面上成像；所述成像光学系统是F-θ透镜，所述F-θ透镜满足：fc/fs≤0.6，X1-X1c＞0，X2-X2c＞0，其中，fc为所述F-θ透镜的fθ系数；fs为F-θ透镜的焦点距离；X1为任一所述入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；X2为任一所述出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；X1c为所述中心入射点与所述扫描原点之间的距离；X2c为所述中心出射点与所述扫描原点之间的距离，从而降低了图像畸变和线性扫描性能恶化的可能性，在实现体积小型化的同时提高了扫描成像的准确性，提高了成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种光学扫描设备的主扫描面的光学构造示意图；

图2是本发明实施例提供的一种光学扫描设备的副扫描面的光学构造示意图；

图3是本发明实施例提供的与表一对应的扫描图像直线度测量曲线；

图4是本发明实施例提供的与表一对应的扫描图像高度误差测量曲线；

图5是本发明实施例提供的与表二对应的扫描图像直线度测量曲线；

图6是本发明实施例提供的与表二对应的扫描图像高度误差测量曲线；

图7是本发明实施例提供的一种电子成像装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

应当理解，在本发明中，“包括A、B和C”是指A、B、C三者都包括，“包括A、B或C”是指包括A、B、C三者之一，“包括A、B和/或C”是指包括A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A的形状或功能具有对应关系，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终以相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在下面各种实施例中，术语F-θ透镜，又称为f-theta透镜。对于单色光成像，此类透镜的像面为一平面，而且整个像面上像质一致，且像差小。对于一定的入射光偏转速度对应着一定的扫描速度，因此可用等角速度的入射光实现等线速度的线性扫描。

在下面各种实施例中，术语“fθ系数”，是指扫描图像高度h的1/2与光学偏转器的回转角度θ比值，即h/(2θ)的值。光学偏转器的回转角度θ不是光束偏转角度，而应当理解为是光学偏转器的转动轴的转动角度。当经过光学偏转器偏转的光束是完全的平行光时，fθ系数等于扫描光学系的焦点距离。

在下面各种实施例中，术语“主扫描方向”是指与光学偏转器的转动轴和成像光学系统的主光轴都垂直的方向，也可以理解为是光学偏转器偏转所述光源发射的光束后，使光束来回扫描的方向。

相应地，术语“副扫描方向”可以理解为是与光学偏转器的转动轴平行的方向，也可以理解为与主扫描方向垂直的方向。

相应地，术语“扫描平面”，是成像光学系统的出射光束来回扫描所在的平面。

参见图1，是本发明实施例提供的一种光学扫描设备的主扫描面的光学构造示意图。如图1所示的光学扫描设备主要包括：光源1、光阑2、第一光学单元3、光学偏转器4和成像光学系统5。

其中，光源1用于发射光束。第一光学单元3用于使所述光源1发出的光束准直和聚焦。光学偏转器4，用于偏转所述第一光学单元3出射的光束，使所述第一光学单元3出射的光束在主扫描方向上进行偏转将光束偏转到被扫描面6上，并使光束随着光学偏转器4的转动而在被扫描面6上来回扫描。光学偏转器4的一种可选结构，可以是具有多个反射镜表面的旋转光学多面体(例如具有6个反射镜面的旋转六面体)，也可以是含有多个透镜的透光盘。光学偏转器4还可以设置有旋转控制器，以控制该光学偏转器4的旋转角度和速度。光源1发出的光束照到光学偏转器4的反射镜面上，发生偏转并朝向被扫描面6反射，并随着光学偏转器4的旋转而使得光束在被扫描面6上沿着主扫描方向Z扫描。

成像光学系统5，用于将所述光学偏转器4偏转的光束引导至被扫描面6上成像。成像光学系统5设置在光学偏转器4与被扫描面6之间，使得被光学偏转器4偏转的光束在被扫描面6上成像。成像光学系统5可以是塑料的光学元件，也可以是玻璃的光学元件。成像光学系统5可以为单个F-θ透镜，也可以为多个F-θ透镜，也可以为F-θ透镜与反射镜的组合，如图1所示，本实施例中成像光学系统5可以为单个F-θ透镜。本实施例通过采用单个F-θ透镜作为成像光学系统5，可以使经过光学偏转器4偏转的光束在主扫描方向Z上，以恒定的线速度在被扫描面6上扫描，并且在被扫描面6的主扫描方向Z及副扫描方向Y上将光束聚焦形成光斑。

参见图2，是本发明实施例提供的一种光学扫描设备的副扫描面的光学构造示意图。如图2所示的结构，其示意了所述光学扫描设备的侧视结构和光路。光源1可以理解为是直接出射调制好且成形光束的集成光源。在图2所示的结构中，光源1可以是电光源，用于发出光束，该光束经过光阑2后成形，第一光学单元3将成形后的光束进行准直和聚焦。第一光学单元3的聚焦主要是在副扫描方向Y上的聚焦。在图2所示的实施例中，光学偏转器4对第一光学单元3的出射的光束进行反射或者折射，实现对光束传播方向的偏转，以使光束入射到成像光学系统5的F-θ透镜上。如图1所示，光束在F-θ透镜的入射表面和出射表面发生折射，得到的扫描光入射到被扫描面6。被扫描面6例如可以是由感光鼓提供的表面。

继续参考如图1所示的光学扫描设备，所述成像光学系统5可以是单个F-θ透镜，所述F-θ透镜接受从所述光学偏转器4出射的偏转光的表面有效区域为入射表面，所述F-θ透镜出射形成扫描光的表面有效区域为出射表面。可以理解为在光学偏转器4的控制下，偏转光束入射到如图1所示F-θ透镜靠近偏转器4一侧的表面(以下简称左侧表面)，则该入射光可以到达的左侧表面区域为F-θ透镜的入射表面，在不同偏转角度下，F-θ透镜的入射表面占其左侧表面的范围不同。例如，光束最大偏转角较小时，其入射光的有效使用的左侧表面较小，则光束的有效入射表面较小；而光最大偏转角较大时，其入射的光有效使用的左侧表面较大，则光束的有效入射表面较大。与入射表面相对的，出射表面是指从如图1所示的F-θ透镜靠近被扫描面6的一侧的表面(以下简称右侧表面)，则出射光束可以到达的右侧表面区域为F-θ透镜的出射表面，在不同偏转角度下，F-θ透镜的有效出射表面占其左侧表面的范围不同。

所述光学偏转器4偏转所述光束的出射点为扫描原点(0,0)，所述扫描原点在所述F-θ透镜的主光轴上。在本发明实施例中，所述光束与F-θ透镜的入射表面上的交点为入射点，所述F-θ透镜的入射表面与所述主光轴相交的点为中心入射点；所述光束与F-θ透镜的出射表面上的交点为出射点，所述F-θ透镜的出射表面与主光轴相交的点为中心出射点。本发明实施例为了在光学扫描设备的体积、制造成本及光学性能之间取得一个平衡，使光学扫描设备小型化、低成本化的同时得到高精度的扫描图像，所述F-θ透镜满足如下公式一、公式二和公式三：

fc/fs≤0.6 公式一，

X1-X1c＞0 公式二，

X2-X2c＞0 公式三；

其中，fs为所述F-θ透镜的焦点距离；所述F-θ透镜的fθ系数为fc；

X1为任一所述入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；也可以理解为是有效扫描区域内任意光束与所述F-θ透镜的入射表面的交点，在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；

X2为任一所述出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；也可以理解为是有效扫描区域内任意光束与所述F-θ透镜的出射表面的交点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离；

X1c为所述中心入射点与所述扫描原点之间的距离；也可以理解为是光束沿所述主光轴方向与所述F-θ透镜的入射表面的交点与所述扫描原点之间的距离；

X2c为所述中心出射点与所述扫描原点之间的距离；也可以理解为是光束沿所述主光轴方向与所述F-θ透镜的出射表面的交点与所述扫描原点之间的距离。

可以理解为，以光学偏转器4的光反射面与F-θ透镜的主光轴的交点为坐标原点；X1表示有效扫描光束的任一主光线与F-θ透镜的入射表面的交点在主光轴方向上的坐标；X2表示有效扫描光束的任一主光线与F-θ透镜的出射表面的交点在主光轴方向上的坐标；X1c表示沿着主光轴方向的光束的主光线与F-θ透镜的入射表面的交点在光轴方向上的坐标；X2c表示沿着主光轴方向的光束的主光线与F-θ透镜的出射面的交点在光轴方向上的坐标。

继续参见图1和图2所示的光学扫描设备结构，本发明在下面提供2组可选的实施方式，对本发明的光学扫描设备的图像直线度和误差进行分析，详细参数参见如下表一和表二所示内容。

表一

表二

参数名	值
		光学分辨率	600dpi
参考波长λ	788nm
		光学偏转器的面镜数	4
光学偏转器的偏转角度	±26.04°
		光学偏转器外接圆直径	20mm
光学偏转器的中心坐标X<sub>0</sub>	-5.78
		光学偏转器的中心坐标Z<sub>0</sub>	-4.22
有效扫描角度Ψ	104.15°
		F-θ透镜的焦点距离fs	197.594mm
F-θ透镜的系数fc	116.576mm
		X1c	22.30mm
X2c	31.30mm
		X1	22.30～27.59mm
X2	31.30～33.55mm
		X1<sub>max</sub>(+)	27.43mm
X2<sub>max</sub>(+)	32.01mm

表一所示的可选实施方式中，光学扫描设备满足600dpi分辨率，其光源1的光束波长为788纳米(nm)。参见表一，F-θ透镜的焦点距离fs为198.575毫米(mm)，F-θ透镜的fθ系数fc为118.826mm。

可见，fc/fs＝118.826/198.575＝0.598＜0.6，满足上述公式一。

继续参见表一，所述中心入射点与所述扫描原点之间的距离X1c为21.90mm。所述入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X1为21.9～27.29mm。

可见，X1-X1c＞0，同时还满足上述公式二。

继续参见表一，所述中心出射点与所述扫描原点之间的距离X2c为30.90mm。所述出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X2为30.9～33.24mm。

可见，X2-X2c＞0，同时还满足上述公式三。

同时满足上述公式一至三，可以容易地取得光学扫描设备的体积小型化及低制造成本化。

表二所示的可选实施方式中，光学扫描设备满足600dpi分辨率，其光源1的光束波长为788纳米(nm)。参见表二，F-θ透镜的焦点距离fs为198.575毫米(mm)，F-θ透镜的fθ系数fc为116.576mm。

可见，fc/fs＝116.576/197.594＝0.590＜0.6，满足上述公式一。

继续参见表二，所述中心入射点与所述扫描原点之间的距离X1c为22.30mm。所述入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X1为22.30～27.59mm。

可见，X1-X1c＞0，同时还满足上述公式二。

继续参见表二，所述中心出射点与所述扫描原点之间的距离X2c为31.30mm。所述出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X2为31.30～33.55mm。

可见，X2-X2c＞0，同时还满足上述公式三。

优选地，在上述实施例的基础上，本发明实施例为了提高光学扫描设备的精确度，实现较高的扫描精度，所述F-θ透镜还满足如下公式四：

0.5≤(X1_max-X1c)/(X2c-X1c)≤0.6 公式四，

其中，所述光束的入射表面上与所述主光轴距离最远的入射点为边缘入射点，X1_max为所述边缘入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离。

所述光束的出射表面上与所述主光轴距离最远的出射点为边缘出射点。所述F-θ透镜还满足如下公式五：

0≤(X2_max-X2c)/(X2c-X1c)≤0.1 公式五，

参见图3，是本发明实施例提供的与表一对应的扫描图像直线度测量曲线。参见图4，是本发明实施例提供的与表一对应的扫描图像高度误差测量曲线。参见图1所示的光学扫描设备，图3的纵坐标为被扫描面6上扫描图像直线度，横坐标为被扫描面6上的坐标，横坐标单位为毫米(mm)。其中，坐标0点位于所述成像系统的主光轴与所述被扫描面6的交点，横坐标-108点和横坐标108点分别位于所述被扫描面6沿主扫描方向的两端，即扫描光可扫描到的两端最大位置。图3所示最大扫描图像直线度出现在图3的L1点上，其数值为0.33％，而其他扫描位置的直线度均小于0.33％，具有较高的扫描直线度。图4的纵坐标为被扫描面6上扫描图像高度误差，可以理解为是扫描图像的实际高度相对于标准图像高度的误差；横坐标也为被扫描面6上的坐标，参见图3的横坐标。扫描图像的实际高度，可以理解为主光轴与被扫描面6的交点为高度0点，入射光束与被扫描面6的交点与高度0点的距离为其扫描面上其他成像点的图像高度。图4所示最大扫描图像高度误差出现在图4的H1点上，其数值为1.32％，而其他扫描图像高度误差小于1.32％，可见，表一所示实施方式的图像高度误差较小，具有较高准确度。

参见图5，是本发明实施例提供的与表二对应的扫描图像直线度测量曲线。参见图6，是本发明实施例提供的与表二对应的扫描图像高度误差测量曲线。参见图1所示的光学扫描设备，图5的纵坐标为被扫描面6上扫描图像直线度，横坐标为被扫描面6上的坐标，横坐标单位为毫米(mm)。其中，坐标0点位于所述成像系统的主光轴与所述被扫描面6的交点，横坐标-108点和横坐标108点分别位于所述被主扫描面沿扫描方向的两端，即扫描光可扫描到的两端最大位置。图5所示最大扫描图像直线度出现在图5的L2点上，其数值为0.28％，而其他扫描位置的直线度均小于0.28％，具有较高的扫描直线度，且性能优于表二所示的实施方式。图6的纵坐标为被扫描面6上扫描图像高度误差，可以理解为是扫描图像的实际高度相对于标准图像高度的误差；横坐标也为被扫描面6上的坐标，参见图5的横坐标。图6所示最大扫描图像高度误差出现在图6的H2点上，其数值为1.12％，而其他扫描图像高度误差均小于1.12％，可见，表二所示实施方式的图像高度误差较小，具有较高准确度，且性能优于表二所示的实施方式。

在上述可选的实施方式中，在所述扫描光束的主扫描方向上，所述F-θ透镜包括设于所述主光轴两侧的透镜上部和透镜下部，参见图1。所述透镜上部的入射表面上与所述主光轴距离最远的入射点为上边缘入射点，所述透镜下部的入射表面上与所述主光轴距离最远的入射点为下边缘入射点。所述透镜上部的出射表面上与所述主光轴距离最远的出射点为上边缘出射点，所述透镜下部的出射表面上与所述主光轴距离最远的出射点为下边缘出射点。在例如表一所示的实施方式中，所述F-θ透镜具体满足：所述上边缘入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X1_max(+)为27.12毫米；所述上边缘出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X2_max(+)为31.7毫米；所述下边缘入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X1_max(-)为27.29毫米；所述下边缘出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X2_max(-)为31.19毫米。

表一所示实施方式对应扫描图像的直线度小于或等于0.33％，高度误差小于或等于1.32％。表一所示实施方式中，

(X1_max(+)-X1c)/(X2c-X1c)＝0.599；

(X1_max(-)-X1c)/(X2c-X1c)＝0.580；

(X2_max(+)-X2c)/(X2c-X1c)＝0.089；

(X2_max(-)-X2c)/(X2c-X1c)＝0.033。

可见，表一所示实施方式的所述F-θ透镜还满足公式四和公式五。在实现小型化的同时，也保证了扫描的高精度。

在例如表二所示的实施方式中，所述F-θ透镜具体满足：所述上边缘入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X1_max(+)为27.43毫米；所述上边缘出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X2_max(+)为32.01毫米；所述下边缘入射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X1_max(-)为27.59毫米；所述下边缘出射点在所述主光轴上投影与所述扫描原点之间的距离X2_max(-)为31.49毫米。表二所示实施方式对应扫描图像的直线度小于或等于0.28％，高度误差小于或等于1.12％。

表二所示实施方式中，

(X1_max(+)-X1c)/(X2c-X1c)＝0.587；

(X1_max(-)-X1c)/(X2c-X1c)＝0.570；

(X2_max(+)-X2c)/(X2c-X1c)＝0.079；

(X2_max(-)-X2c)/(X2c-X1c)＝0.021。

可见，表二所示实施方式的所述F-θ透镜还满足公式四和公式五。在实现小型化的同时，提高了扫描的高精度。

在上述实施例的基础上，所述F-θ透镜还可以满足：所述中心出射点与边缘出射点之间的其他出射点包含有最远出射点，其中，所述最远出射点为与所述X2的最大值相对应的出射点。还可以理解为，F-θ透镜可以设计使得X2取得坐标最大值的出射点，是位于X2c与X2_max之间的出射点。本发明中，参见图1，入射到光学偏转器4的入射光所在的直线与主光轴所在直线的交点为扫描原点，主光轴为横轴，在扫描原点处平行于主扫描方向Z的轴为纵轴，则F-θ透镜的出射表面上，距离纵轴最远的点为所述最远出射点。而在F-θ透镜的出射表面上，离横轴最远的两端点为所述边缘出射点，即X2_max(+)、X2_max(-)。

在上面各个可选的实施方式中，采用相同结构的光源1和相同结构的光学偏转器4，仅对成像光学系统5进行变量改变。可选地，所述光源1可以是至少一个可调制的点光源，从而对光源1发出光束的尺寸进行调制。

光阑2的开口，使光源1发射的光束成形，该开口例如是圆形、或是椭圆形、或是方形。虽然在图1和图2中光阑2设置在光源1和第一光学单元3之间，但是光阑2的位置不受此限制，例如，光阑2可以设置在第一光学系统5和偏转器4之间。此外，还可以省略光阑2。

可选地，所述第一光学单元3可以是变形透镜、或柱状准直透镜。其中，变形透镜可以理解为是执行准直透镜和圆柱透镜二者功能的透镜。

可选地，所述光学偏转器4可以包括多面体主体，所述多面体主体的表面形成多个反射镜面。所述多面体主体沿旋转轴旋转，所述旋转轴的中轴线与所述副扫描方向平行。优选地，旋转多面体具有4个反射镜面。

参见图7，是本发明实施例提供的一种电子成像装置结构示意图，图7所示的电子成像装置104主要包括：如上述各种实施例中所述的光学扫描设备100，以及感光鼓101、显影装置107、转印装置108、定影装置113。

其中，感光鼓101，具有所述被扫描面6，用于在所述被扫描面6上感应所述光学扫描设备出射的光束形成静电潜像。

显影装置107，用于将所述静电潜像显影形成碳粉图像。

转印装置108，用来将所述碳粉图像转印到转印介质上。

定影装置109，用来对转印介质上的被转印的碳粉图像定影。

具体地，继续参见图7，电子成像装置104接收从诸如个人计算机等的外部装置117的代码数据Dc的输入。通过该设备内的控制器111，将代码数据Dc转换成图像信号(点数据)Di。将图像信号Di输入给根据上述实施例之一的光学扫描设备100。从光学扫描设备100发射根据图像信号Di调制后的光束103，并且光束103在主扫描方向上扫描感光鼓101的感光面(例如是所述被扫描面6)。控制器111不仅进行上述数据转换，而且对诸如后述的电动机105等电子成像装置内的各种部件进行控制。感光鼓101作为静电潜像承载构件，由电动机105驱动而顺时针方向转动，并在转动过程中，使得感光鼓101的感光面相对于光束103在副扫描方向上移动。感光鼓101通过设置在感光鼓101上方并与感光面接触的充电辊102，使得感光面均匀带电。在一种实现方式中，充电辊102可以是响应光学扫描设备100的光束103照射，而对感光面充电。即检测到光学扫描设备100发出扫描的光束，则充电辊102对感光面充电。在一种实现方式中，还包括显影装置107(例如显影器)。在通过光束103照射感光面，在感光面上形成静电潜像之后，设置在感光鼓101的转动方向的下游的与感光面接触设置的显影装置107，从光束103的照射位置开始将静电潜像显影为调色剂图像。以对着感光鼓101的方式设置在感光鼓101下游的转印装置108(例如是转印辊)，将通过显影装置107所显影的调色剂图像转印至转印介质112(例如薄片、纸张、相纸等)上。将转印介质112储存在感光鼓101上游(图7的右边)的介质存放盒中，并继续保持转印介质的进给。在介质存放盒的边缘处设置进给辊110，从而将介质存放盒内的转印介质112进给至输送路径。将如上所述转印了未定影的调色剂图像的转印介质112进一步输送至感光鼓101下游(图7的左边)的定影装置109。定影装置109包括内置有定影加热器(未示出)的定影辊113和被设置成向定影辊113施压的加压辊114。定影装置109在加热的同时，在定影辊113和加压辊114的加压部处对从转印辊108输送来的转印介质112施压，从而将未定影的调色剂图像定影在转印介质112上。此外，在定影辊113的下游还可以设置有排出辊对116，从而将定影了调色剂图像的转印介质112从电子成像装置104传输到外部。由此完成印刷操作。

在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。同样的，第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种光学扫描设备，包括：

光源，用于发射光束；

光学偏转器，用于偏转所述第一光学单元出射的光束；

其特征在于，所述成像光学系统包括F-θ透镜，所述F-θ透镜接受从所述光学偏转器出射的偏转光的表面有效区域为入射表面，所述F-θ透镜的出射形成扫描光的表面有效区域为出射表面；入射到所述光学偏转器的所述光束所在的直线与所述F-θ透镜的主光轴的交点为扫描原点；所述光束与F-θ透镜的入射表面上的交点为入射点，所述F-θ透镜的入射表面与所述主光轴相交的点为中心入射点；所述光束与F-θ透镜的出射表面上的交点为出射点，所述F-θ透镜的出射表面与主光轴相交的点为中心出射点，所述F-θ透镜满足如下公式一、公式二和公式三：

fc/fs≤0.6 公式一，

X1-X1c＞0 公式二，

X2-X2c＞0 公式三；

其中，fc为所述F-θ透镜的fθ系数；

fs为所述F-θ透镜的焦点距离；

X1c为所述中心入射点与所述扫描原点之间的距离；

X2c为所述中心出射点与所述扫描原点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其特征在于，所述入射表面上与所述主光轴距离最远的入射点为边缘入射点；所述F-θ透镜还满足如下公式四：

0.5≤(X1_max-X1c)/(X2c-X1c)≤0.6 公式四，

0≤(X2_max-X2c)/(X2c-X1c)≤0.1 公式五，

3.根据权利要求1或2所述的光学扫描设备，其特征在于，所述F-θ透镜还满足：

所述中心出射点与边缘出射点之间的其他出射点包含有最远出射点，其中，所述最远出射点为与所述X2的最大值相对应的出射点。

4.根据权利要求2所述的光学扫描设备，其特征在于，

X1c＝21.90mm，X2c＝30.90mm，

21.90mm＜X1＜27.29mm，30.9mm＜X2＜33.24。

5.根据权利要求2所述的光学扫描设备，其特征在于，X1_max＝27.12mm，X2_max＝31.7mm。

6.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其特征在于，还包括：设置在所述光源和所述第一光学单元之间的光阑单元；

所述光阑单元用于使所述光源发射的光束成形。

7.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其特征在于，所述第一光学单元包括变形透镜，

或者包括独立的准直透镜和圆柱透镜。

8.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其特征在于，所述光学偏转器包括多面体主体，所述多面体主体的表面形成多个反射镜面；

9.一种电子成像装置，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述的光学扫描设备，

和感光鼓；

显影装置，用于将所述静电潜像显影形成碳粉图像；

转印装置，用来将所述碳粉图像转印到转印介质上；

定影装置，用来对转印介质上的被转印的碳粉图像定影。