CN110174762A - 一种激光扫描单元以及激光打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光扫描单元以及激光打印机，其中激光扫描单元包括沿光路设置的激光发生器、准直透镜组、多面镜马达以及受光面；所述准直透镜组包括使所述激光发生器发出的激光光束在垂直方向和平行方向上发散角相等的整形透镜。如此设计仅需要一次光学整形和聚焦，不需要再针对多面镜马达回转反射之后的各个角度上的光束进行分别聚焦，大大缩短了光学开发的设计验证周期；较现有技术相比，不再需要FTL透镜，节约了开发成本，大幅降低生产成本；而且，光学元件的减少有利累计公差的控制，光学性能更加稳定。

Description

一种激光扫描单元以及激光打印机
技术领域
本发明涉及激光扫描装置技术领域，具体涉及一种激光扫描单元以及激光打印机。
背景技术
目前的激光打印机中，其激光单元多采用激光扫描单元(LSU)和激光矩阵(LPH)。如图1所示，市面上的激光扫描单元包括激光发生器(LD)100、准直透镜组101、多面镜马达102、FTL透镜103以及受光面(OPC)104。激光发生器发出的激光光束为发散光束，发散光束经过准直透镜组，一次聚焦在多面镜马达的镜面上；多面镜马达反射后的激光会发散，经过FTL透镜，在受光面表面第二次聚焦形成光斑。受光面表面的光敏涂层接受光斑的能量后发生电位差，形成可吸附碳粉的图像潜像。
具体地，在垂直方向上，激光发生器发出的激光光束经过准直透镜组，一次聚焦在多面镜马达的镜面上；多面镜马达反射后的激光会发散，经过FTL透镜，在受光面表面第二次聚焦，形成图像潜像所需的光斑。在水平方向上，激光发生器发出的激光光束经过准直透镜组，多面镜马达和FTL透镜一次聚焦在受光面表面，形成图像潜像所需的光斑。
由于FTL透镜的光学设计复杂，导致开发周期长；而且FTL透镜的两侧功能曲面均为高阶曲面，模具精度需求极高，制造成本高昂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的FTL透镜的光学设计复杂，导致开发周期长；模具精度需求极高，制造成本高昂等缺陷，从而提供一种激光扫描单元以及激光打印机。
本发明提供的一种激光扫描单元，包括沿光路设置的激光发生器、准直透镜组、多面镜马达以及受光面；所述准直透镜组包括使所述激光发生器发出的激光光束在垂直方向和平行方向上发散角相等的整形透镜。
可选的，所述准直透镜组还包括设置于所述整形透镜后侧、将所述激光光束聚焦到所述受光面指定位置的准直透镜。
可选的，所述准直透镜组包括设置于所述整形透镜和所述准直透镜之间用于截取所述激光光束中央处的能量集中的光束的光阑。
可选的，所述光阑包括方形或者圆形的小孔。
可选的，所述准直透镜的焦点距离大于300mm。
可选的，还包括设置于所述准直透镜组和所述多面镜马达之间用于对所述激光光束进行折叠的至少一块反射镜。
本发明同时提供了一种激光打印机，其包括上述任一项所述的激光扫描单元。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种激光扫描单元，其中准直透镜组包括使激光发生器发出的激光光束在垂直方向和平行方向上发散角相等的整形透镜。如此设计仅需要一次光学整形和聚焦，不需要再针对多面镜马达回转反射之后的各个角度上的光束进行分别聚焦，大大缩短了光学开发的设计验证周期；较现有技术相比，不再需要FTL透镜，节约了开发成本，大幅降低生产成本；而且，光学元件的减少有利累计公差的控制，光学性能更加稳定。
2.本发明提供的一种激光扫描单元，通过增加一块或者多块反射镜，对激光光束进行折叠，保证光学特性的同时，优化元件布局设计，可以大幅减小整体尺寸的效果。可减小结构用料，节约成本。整体尺寸减小，更有利于整机的小型化和轻量化的设计。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为现有技术中激光扫描单元的光学原理图；
图2为本发明第一种实施方式中提供的激光扫描单元的光学原理图。
附图标记说明：
1－激光发生器、2－准直透镜组、21－整形透镜、22－光阑、23－准直透镜、3－多面镜马达、4－受光面。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
图2示出了本发明提供的一种激光扫描单元实施例。该激光扫描单元包括沿光路设置的激光发生器(LD)1、准直透镜组2、多面镜马达3以及受光面(OPC)4。
其中，激光发生器1用于产生并发出的激光光束。激光发生器1发出的激光光束为散射光，其在垂直方向和水平方向上的散射角度分别为和θ垂直和θ水平。在激光光束的行进方向上，距离激光发生器1一定间隔处设置有准直透镜组2。
准直透镜组2包括沿激光光束的行进方向上依次设置的整形透镜21、光阑22和准直透镜23。整形透镜21具有使激光发生器发出的发散的激光光束在垂直和水平方向发散角θ垂直和θ水平相等的光学结构特征。整形透镜21由于只需要单一方向的整形设计，曲面设计变得简单，从而降低了制造难度和制造成本。光阑22具有截取发散激光中央处的能量集中的光束的小孔，小孔的形状为方形或者圆形，或者，其他本领域技术人员常见的形状。通过设置光阑减少杂光影响的可能性。
准直透镜23将光阑22截取的激光光束聚焦，焦点在受光面4表面。由于多面镜马达3仅仅具有旋转反射的功能，并不会影响激光光束的聚焦。具体地，经过准直透镜23的激光光束照射至多面镜马达3，通过多面镜马达3的回转反射，将激光光束反射至受光面4表面的指定位置。激光光束在受光面4表面聚焦后形成光斑，受光面4表面的光敏涂层接受光斑的能量后发生电位差，形成可吸附碳粉的图像潜像。
由于激光光束的发散角θ垂直和θ水平相等，准直透镜23的曲面设计也会变得简单，制造和检测难度降低。准直透镜23的焦点距离应大300mm，以用于在多面镜马达上形成光斑足够小，虽然可能不完全聚焦，但仍然不会超过多面镜马达3的镜面范围。理论上焦点距离越远，聚焦的景深越大，在受光面4表面的各个位置的光斑大小越均匀，越有利于画像质量的提高。
本实施例提供的一种激光扫描单元，仅需要一次光学整形和聚焦，不需要再针对多面镜马达回转反射之后的各个角度上的光束进行分别聚焦，大大缩短了光学开发的设计验证周期；较现有技术相比，不再需要FTL透镜，节约了开发成本，大幅降低LSU的生产成本；而且，光学元件的减少有利累计公差的控制，LSU的光学性能更加稳定。
作为另一种实施方式，该准直透镜组2可包含多枚透镜，可依据产品需求，将激光发生器1发出的发散激光光束聚焦在远处的受光面上形成符合需求的规则光斑，并最终在受光面4表面形成潜像即可，并不局限透镜的数量。
作为另一种实施方式，还包括设置于所述准直透镜组和所述多面镜马达之间用于对所述激光光束进行折叠的至少一块反射镜。反射镜的数量和位置不局限，即可在不同位置设置两块或两块以上的发射镜。通过增加一块或者多块反射镜，对激光光束进行折叠，保证光学特性的同时，优化元件布局设计，可以大幅减小整体尺寸的效果。可减小结构用料，节约成本。整体尺寸减小，更有利于整机的小型化和轻量化的设计。
本发明同时提供了一种激光打印机实施例，其包括上述实施例中的激光扫描单元。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种激光扫描单元，其特征在于：包括沿光路设置的激光发生器(1)、准直透镜组(2)、多面镜马达(3)以及受光面(4)；所述准直透镜组(2)包括使所述激光发生器(1)发出的激光光束在垂直方向和平行方向上发散角相等的整形透镜(21)。
2.根据权利要求1所述的激光扫描单元，其特征在于：所述准直透镜组(2)还包括设置于所述整形透镜(21)后侧、将所述激光光束聚焦到所述受光面(4)指定位置的准直透镜(23)。
3.根据权利要求2所述的激光扫描单元，其特征在于：所述准直透镜组(2)包括设置于所述整形透镜(21)和所述准直透镜(23)之间用于截取所述激光光束中央处的能量集中的光束的光阑(22)。
4.根据权利要求3所述的激光扫描单元，其特征在于：所述光阑(22)包括方形或者圆形的小孔。
5.根据权利要求2所述的激光扫描单元，其特征在于：所述准直透镜(23)的焦点距离大于300mm。
6.根据权利要求1－5中任一项所述的激光扫描单元，其特征在于：还包括设置于所述准直透镜组(2)和所述多面镜马达(3)之间用于对所述激光光束进行折叠的至少一块反射镜。
7.一种激光打印机，其特征在于：包括权利要求1－7中任一项所述的激光扫描单元。
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