CN110208942B - 光学扫描单元及电子照相成像装置 - Google Patents

光学扫描单元及电子照相成像装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学扫描单元及电子照相成像装置，涉及激光打印技术领域，能够补偿光学扫描单元由于温度的变化引起折射率和波长的变化导致光束的焦点运动，进而提升打印图像的质量。包括：光源，用于发散光束。光学偏转器，用于偏转光源出射的光束。设置在光源与光学偏转器之间的第一光学单元，第一光学单元包括折射单元和衍射单元。设置在光学偏转器出光方向的第二光学单元，用于使光学偏转器偏转的光束在扫描目标表面上成像。其中，第一光学单元在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值范围为0.3＜Φr/Φd＜0.5。第一光学单元在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值范围为0.7＜Φs/Φn＜1.0。

Description

光学扫描单元及电子照相成像装置
技术领域
本发明涉及激光打印技术领域，具体而言，涉及一种光学扫描单元及电子照相成像装置。
背景技术
目前电子照相成像装置包括有光学扫描单元，光学扫描单元将图像信息调制成的光扫描到感光体表面，并使用偏转导向装置使光沿着主扫描方向偏转扫描。光源发射出来的光通过准直透镜、柱面透镜、F-θ透镜(平场聚焦透镜)，聚焦到感光体的表面。
为了能够降低光学扫描单元的成本，通常准直透镜的材料为塑料，但是由于塑料的膨胀系数相对较大，容易造成当工作中的光学扫描单元内部温度升高之后，准直透镜的折射率根据温度的变化而变化，进而会导致光源发射出的光聚焦到感光体的表面的焦点的位置发生变化。并且，光源由于温度上升，光源发射的光的波长变长，也会导致聚焦到感光体表面的光束焦点的位置发生变化。光源发射的光聚焦到感光体表面的焦点的位置发生变化，则光会不正确地聚焦到感光体上，对最终的打印效果会造成影响，降低打印图像的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学扫描单元及电子照相成像装置，能够补偿光学扫描单元由于温度的变化引起折射率和波长的变化导致光束的焦点运动，进而提升打印图像的质量。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例的一方面，提供一种光学扫描单元，包括光源，用于发散光束；光学偏转器，用于偏转所述光源出射的光束；设置在所述光源与所述光学偏转器之间的第一光学单元，所述第一光学单元包括折射单元和衍射单元；设置在所述光学偏转器出光方向的第二光学单元，用于使所述光学偏转器偏转的光束在扫描目标表面上成像；其中，所述第一光学单元在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值范围为0.3＜Φr/Φd＜0.5；所述第一光学单元在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值范围为0.7＜Φs/Φn＜1.0，所述折射单元的所述折射光焦度Φr和所述衍射单元的所述衍射光焦度Φd随温度的变化引起波长的变化趋势相反，以减小温度对所述光学扫描单元聚焦在扫描目标表面的焦点的位置变化的影响。
可选地，所述第一光学单元的主扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φr/Φd)m与所述第一光学单元的副扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φs/Φn)s的比值范围为：0.3＜(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s＜0.5。
可选地，由于温度变化而引起光源的波长的变化为dλ/dT，其中，λ表示波长，dλ表示波长变化量，T表示温度，dT表示温度变化量，dλ/dT＜0.25。
可选地，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，所述第一光学单元为塑胶材质，所述折射单元以及所述衍射单元通过注塑一体成型于所述变形透镜的入射光侧表面和出射光侧表面。
可选地，在所述光源与所述第一光学单元之间设置有孔径光阑；或者，在所述第一光学单元与所述光学偏转器之间设置有孔径光阑。
可选地，0.35＜Φr/Φd＜0.45，0.98＜Φs/Φn＜1。
可选地，0.35＜(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s＜0.45。
本发明实施例的另一个方面，提供一种电子照相成像装置，包括如上所述任一项所述的光学扫描单元，还包括在所述扫描目标表面上形成潜像的感光单元，将所述感光单元上的所述潜像显影为碳粉图像的显影单元，将所述碳粉图像转印到转印介质上的转印装置，以及将所述转印介质上的碳粉图像定影的定影装置。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的光学扫描单元及电子照相成像装置，包括光源、光学偏转器、第一光学单元以及第二光学单元。其中，第一光学单元设置在光源和光学偏转器之间，且第一光学单元包括有衍射单元和折射单元。通过折射单元和衍射单元分别对光源发射出的光进行折射和衍射，从而使由第一光学单元出射的光的焦距相对稳定，受到温度变化的影响相对较小。在光学偏转器的出光方向还设置有第二光学单元，通过第二光学单元对经过光学偏转器偏转后的光束聚焦使光束在扫描目标表面上成像。上述第一光学单元在主扫描方向上的折射光焦度为Φr、衍射光焦度为Φd，Φr与Φd的比值范围为0.3到0.5之间；第一光学单元在副扫描方向上的折射光焦度为Φs、衍射光焦度为Φn，Φs与Φn的比值范围为0.7到1.0之间；当Φr与Φd的比值、Φs与Φn的比值分别设置在上述范围时，该光学扫描单元最终聚焦在扫描目标表面的焦点的位置变化受到温度影响较小，从而提高该光学扫描单元在扫描目标表面上的成像质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的电子照相成像装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光学扫描单元主扫描方向的光路示意图；
图3为本发明实施例提供的光学扫描单元副扫描方向的光路示意图；
图4为本发明实施例提供的光学扫描单元的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光束通过第一光学单元的示意图；
图6为本发明实施例提供的主扫描方向焦点变化与Φr/Φd的关系曲线图；
图7为本发明实施例提供的主扫描方向焦点变化与温度的关系曲线图；
图8为本发明实施例提供的副扫描方向焦点变化与Φs/Φn的关系曲线图；
图9为本发明实施例提供的副扫描方向焦点变化与温度的关系曲线图。
图标：100-光学扫描单元；10-光源；20-光学偏转器；30-第一光学单元；31-折射单元；32-衍射单元；33-孔径光阑；40-第二光学单元；50-支撑单元；200-电子照相成像装置；210-感光单元；220-显影单元；230-转印装置；240-定影装置；250-充电辊；260-清洁单元；270-记录介质。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例提供的一种光学扫描单元100，包括：光源10，用于发散光束；光学偏转器20，用于偏转光源10出射的光束；设置在光源10与光学偏转器20之间的第一光学单元30，第一光学单元30包括折射单元31和衍射单元32；设置在光学偏转器20出光方向的第二光学单元40，用于使光学偏转器20偏转的光束聚焦在扫描目标表面上成像。
第一光学单元30在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值范围为：
0.3＜Φr/Φd＜0.5 (1)
第一光学单元30在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值范围为：
0.7＜Φs/Φn＜1.0 (2)
其中，副扫描方向为扫描目标表面的旋转运动方向，主扫描方向与副扫描方向相互垂直。
该光学扫描单元100正常工作时，光源10发散光束，光束经过第一光学单元30准直之后射向光学偏转器20，通过光学偏转器20使光束沿主扫描方向进行偏转扫描，由光学偏转器20偏转出射的光束透过第二光学单元40后聚焦至扫描目标表面上。
需要说明的是，第一，通常光学偏转器20包括多面镜和驱动装置，驱动装置与多面镜传动连接，光源10发射的光束经过第一光学单元30之后射向光学偏转器20的多面镜，旋转的多面镜将光束偏转至第二光学单元40，多面镜在驱动装置的驱动下沿其旋转轴旋转，使经过多面镜反射的光束发生偏转能够以不同的角度入射至第二光学单元40，从而实现光束沿主扫描方向扫描。
第二，在本发明实施例中，对于光源10的具体形式不做限定。示例地，光源10为LD(laser diode，激光)光源，以发射出发散角相对较小的激光光束。当然，在某种状态下，光源10还可以设置为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源等。用于发散光束的光源10能够以一定的出射角度发散出射光束即可。
第三，通常为了使经过光学偏转器20偏转的光束以不同角度入射至第二光学单元40后聚焦的出射光的焦点均能相对稳定的位于扫描目标的表面上，第二光学单元40设置为平场聚焦透镜(f-θ透镜)。
第四，通常由光源10发射的光束经过第一光学单元30时，依次通过第一光学单元30上的折射单元31和衍射单元32后出射。折射单元31和衍射单元32的光焦度随着温度的变化均会发生变化，折射单元31的光焦度根据温度的改变而变化，从而已经通过折射单元31的光的光路可能发生扭曲，当环境温度变化时，从光源10发射的光的波长也会发生变化，已经通过折射单元31的光的光路变化，衍射单元32的光焦度会根据光的波长的变化而变化，但是折射单元31的光焦度随温度的变化与衍射单元32的光焦度随温度的变化引起波长的变化的趋势相反，因此当第一光学单元30在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值范围为0.3＜Φr/Φd＜0.5，第一光学单元30在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值范围为0.7＜Φs/Φn＜1.0时，折射单元31的光焦度和衍射单元32的光焦度能够较好的相互抵消由于温度变化造成的光焦度变化，从而减小温度对第一光学单元30聚焦准直效果的影响。
本发明实施例提供的一种光学扫描单元100，包括光源10、光学偏转器20、第一光学单元30以及第二光学单元40。其中，第一光学单元30设置在光源10和光学偏转器20之间，且第一光学单元30包括有折射单元31和衍射单元32。通过折射单元31和衍射单元32分别对光源10发射出的光补偿由于温度的变化引起折射率和波长的变化导致光的焦点运动，从而使由第一光学单元30出射的光的焦距相对稳定，受到温度变化的影响相对较小。在光学偏转器20的出光方向还设置有第二光学单元40，通过第二光学单元40对经过光学偏转器20偏转后的光束聚焦使光束在扫描目标表面上成像。上述第一光学单元30在主扫描方向上的折射光焦度为Φr、衍射光焦度为Φd，Φr与Φd的比值范围为0.3到0.5之间，第一光学单元30在副扫描方向上的折射光焦度为Φs、衍射光焦度为Φn，Φs与Φn的比值范围为0.7到1.0之间，当Φr与Φd的比值、Φs与Φn的比值分别设置在上述范围时，该光学扫描单元100最终使得光源10发出的光束聚焦在扫描目标表面上的焦点的位置变化受到温度影响较小，从而提高该光学扫描单元100在扫描目标表面上的成像质量。
针对上述第一光学单元30在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值范围，以及第一光学单元30在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值范围。通过实验测试表明，折射单元31的光焦度与衍射单元32的光焦度满足如下关系式，能够更好的补偿由于温度的变化引起的焦点位置的变化。即第一光学单元30的主扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φr/Φd)m与所述第一光学单元30的副扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φs/Φn)s的比值范围为：
0.3＜(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s＜0.5 (3)
满足(3)式，由于温度的变化，可获得更好的打印补偿效果。
此外，由于温度的变化而引起光源10的波长的变化为dλ/dT，其中，
dλ/dT＜0.25 (4)
需要说明的是，λ表示波长，dλ表示波长变化量，T表示温度，dT表示温度变化量。
具体的，光源10的波长与温度的关系见表1：
表1
Figure GDA0003015648000000091
Figure GDA0003015648000000101
由上述公式(4)可知，温度的变化会导致光源10的波长随之发生变化。
例如，如表1所示：温度在25℃时，波长λ为788nm；温度在60℃时，波长λ为795.7nm。将温度为25℃以及60℃所对应的波长λ值代入公式(4)，计算差值可知，dλ/dT＝7.7/35＝0.22，满足公式(4)，即可得证在上述表1中所示的温度变化范围内，本发明实施例的光学扫描单元100可易于获得较好的打印补偿效果。
可选地，如图2所示，第一光学单元30包括变形透镜，或者包括独立的准直透镜和圆柱透镜。
具体的，第一光学单元30包括单个变形透镜，第一光学单元30执行准直透镜和圆柱透镜二者的功能。第一光学单元30的主光轴与光源10对应设置，以使光源10发散的光束通过第一光学单元30，第一光学单元30对光源10发射的光进行准直。第一光学单元30可作为一个整体使用，减小装配误差，且方便加工，受温度影响的形变量较小。而在常规的光学扫描单元中，第一光学单元30也可以采用准直透镜和圆柱透镜结合使用。同时，可以补偿受温度影响的光束的焦点运动，有利于提升打印品质。
可选地，第一光学单元30为塑胶材质，折射单元31以及衍射单元32通过注塑一体成型于变形透镜的入射光侧和出射光侧的表面。
另外，衍射单元32的衍射表面可以是锯齿状或者是阶梯状，优选阶梯状，衍射单元32可以由表达式5的相多项式表示：
ψ(r)＝2π/mλ(C1r2+C2r4+C3r6+C4r8) (5)
其中，ψ表示在形成有衍射单元32的衍射区中衍射单元32的相(phase)，即，在距离衍射单元32的衍射表面的中心距离r的区域中的衍射单元32的相，m表示衍射级(diffraction order)，λ表示光源10发射的光束的波长，及C1、C2、C3、和C4表示相多项系数。
具体的，第一光学单元30可采用塑胶材质，可以通过直接注塑成型或者压铸成型的方式制作，有利于降低第一光学单元30的生产成本。折射单元31和衍射单元32分别设置在第一光学单元30的两侧，示例的，可以将折射单元31和衍射单元32的结构直接形成于第一光学单元30的两侧，从而有利于减小整个光学扫描单元100的体积，减少装配步骤，降低生产成本，提升生产效率。同时，折射单元31和衍射单元32还能够补偿由于温度变化引起的焦点位置偏差，有利于提升打印质量。
在本实施例中，如图4所示，光学扫描单元100还包括用于支撑第一光学单元30的支撑单元50，其中，第一光学单元30的焦距为f1，第二光学单元40的焦距为f2，第一光学单元30的热膨胀系数为K1，支撑单元50的热膨胀系数为K2，K1＝0.000055，K2＝0.000035。
当第一光学单元30的焦距、第二光学单元40的焦距、第一光学单元30的热膨胀系数以及支撑单元50的热膨胀系数满足如下关系式(6)时，可获得质量满意的打印补偿效果：
(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25 (6)
作为本发明的一个实施例，从光源10发射出来的光的波长为790.2nm。其中第一光学单元30的热膨胀系数K1为0.000055，支撑单元50的热膨胀系数K2为0.000035，第一光学单元30的主扫描方向的焦距为20mm，第一光学单元30的副扫描方向的焦距为14.238mm，第二光学单元40的主扫描方向的焦距197.575mm，第二光学单元40的副扫描方向的焦距为24.611mm。
请参考表2和图2，光源10与第一光学单元30之间的距离为L1，第一光学单元30与光学偏转器20之间的距离为L2，光学偏转器20与第二光学单元40之间的距离为L3，第二光学单元40与感光单元210之间的距离为L4。
表2
Figure GDA0003015648000000121
Figure GDA0003015648000000131
在表2的上述示例中，第一光学单元30的焦距、第二光学单元40的焦距、第一光学单元30的热膨胀系数以及支撑单元50的热膨胀系数，在主扫描方向折射单元31上，代入各个相应的数值，则可以得出以下结果：
(1-(f1/f2))×0.18＝0.1617791<f1×Φr×K2/K1＝0.183272727<(1+(f1/f2))×0.25＝0.2753068
可见，在主扫描方向上的折射单元31是可以满足上述关系式(6)的。在这里，折射单元31的副扫描单元的各个数值的代入过程可参见折射单元31的副扫描单元的代入过程，其结果本领域技术人员可自行验证，在此不再重复说明。
在表达式(5)的方程中，假设r＝x2+y2，光轴和第一光学单元30之间的交点是原点时，x和y分别是主扫描方向X和副扫描方向Y的坐标值，如果C2至C4都等于0，则衍射单元32的光焦度φd可表达为φd＝-2×C1。
作为本发明的一个实施例，光源10辐射光的波长为790.2nm时，设定第一光学单元30的焦距f1数值分别为7.88mm、14.238mm、20mm、28.98mm、35.22mm、42.32mm。当温度发生变化时，可得出表3所示关系值，表3包括了光学扫描单元100在主扫描方向上的折射光焦度与衍射光焦度之比Φr/Φd与焦点的位置变化之间的关系。
表3
Figure GDA0003015648000000141
从表3可以得出，第一光学单元30在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值满足关系式：0.3<Φr/Φd<0.5，第一光学单元30的焦距f1数值分别为14.238mm、20mm、28.98mm、35.22mm时，满足关系式(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25。依据表3所示的示例值，如图6所示，可以绘制出主扫描方向上焦点的变化与Φr/Φd的关系曲线图。
优选地，在光学扫描单元100的主扫描方向中设计的第一光学单元30的焦距f1为20mm。在实际光学扫描单元100的设计中，焦距越小，焦点位置变化越大，则需要越大的补偿才能够获得满意的成像质量。反之，要使得焦点位置变化较小，就需要设置较大的焦距，这样则会增加成像装置的体积。因此，为了降低成本，缩小体积，在不影响打印质量的前提下，综合考虑制造成本，会尽可能的设计缩短第一光学单元30和第二光学单元40的焦距，以达到减小光学扫描单元100和电子照相成像装置200的体积。
作为本发明的一个实施例，在打印机工作温度内，当温度变化时，焦点的位置相应发生变化，光源10发射出来的光的波长为790.2nm，第一光学透镜的热膨胀系数0.000055，支撑框架的热膨胀系数为0.000035，第一光学单元30的焦距f1为20mm。温度变化时，在主扫描方向上焦点的位置变化是基于光学扫描单元100内部的温度变化而变化，其测量焦点位置变化与Φr/Φd的关系可详细参见表4所示。
表4
Figure GDA0003015648000000151
依据表4所示的设计示例值，可以绘制出主扫描方向焦点位置的变化与温度以及焦距之间的关系曲线图如图7所示。从图7可以看出，随着温度变化，在满足关系式0.3<Φr/Φd<0.5(1)，同时当设计的第一光学单元30在主扫描方向上的焦距f1为20mm时，满足(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25的情况下，焦点位置的变化小，可见第一光学单元30的焦距变动能够得到很好的补偿。
作为本发明的一个实施例，光源10辐射光的波长为790.2nm时，设定第一光学单元30的焦距f1数值分别为7.88mm、14.238mm、20mm、28.98mm、35.22mm、42.32mm。光学扫描单元100上在副扫描方向上的折射光焦度与衍射光焦度之比Φs/Φn与焦点位置关系参见表5所示。
表5
f1(mm) 焦点位置变化(mm) Φs/Φn f<sub>1</sub>×Φs×K<sub>2</sub>/K<sub>1</sub> C<sub>1</sub> Φn
7.88 0.26465 0.712333 0.043935922 -0.00615 0.0123
14.238 0.18548 0.9836 0.27626 -0.01550 0.031
20 0.105222 0.984532 0.413503 -0.01650 0.033
28.98 0.07222 0.985562 0.699758876 -0.01925 0.0385
35.22 0.06512 0.988124 0.881433017 -0.0199 0.0398
42.32 0.06025 0.99562 1.10469361 -0.0206 0.0412
从表5可以看出，Φs/Φn满足关系式0.7<Φs/Φn<1，第一光学单元30的焦距f1数值分别为14.238mm、20mm时，满足关系式(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φs×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25。其中，副扫描方向焦点变化与Φs/Φn的关系曲线图可具体参见图8所示。
优选地，在光学扫描单元100副扫描方向中设计的第一光学单元30的焦距f1为14.238mm。在实际光学扫描单元100的设计中，焦距越小，焦点位置变化越大，则需要越大的补偿才能够获得满意的成像质量。反之，要使得焦点位置变化较小，就需要设置较大的焦距，这样则会增加成像装置的体积。因此，为了降低成本，缩小体积，在不影响打印质量的前提下，综合考虑制造成本，会尽可能的设计缩短第一光学单元30和第二光学单元40的焦距，以达到减小光学扫描单元100和电子照相成像装置200的体积。
作为本发明的一个实施例，当温度变化时焦点的位置相应发生变化。温度变化时，在副扫描方向上焦点的位置的变化是基于光学扫描单元100内部的温度变化而变化，其测量焦点位置变化与Φr/Φd的关系可详细参见表6所示。
表6
Figure GDA0003015648000000171
依据表6所示的设计示例值，可以绘制出副扫描方向焦点位置的变化与温度以及焦距之间的关系曲线图如图9所示。从图9可以看出，随着温度变化，在满足关系式0.7<Φs/Φn<1，同时当设计的第一光学单元30在副扫描方向上的焦距f1为14.238mm满足(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25的情况下，焦点位置的变化小，可见第一光学单元30的焦距变化能够得到很好的补偿。
另外，在实际光学扫描单元100的设计中，需要尽可能的缩短第一光学单元30和第二光学单元40的焦距，达到减少光学扫描单元100和电子照相成像装置200的体积的目的。通过测量第一光学单元30的焦距f1及折射单元31的光焦度Φr和衍射单元32的光焦度Φd的值，从测量的结果分析得出，光束落在扫描目标表面上的焦点位置的变化随着设计的不同的焦距f1而变化，并且，焦距f1设计值越小，焦点就越容易波动，焦距f1设计值越大，焦点的波动越不明显，但是焦距f1设计值越大就会导致光学扫描单元100的体积增大，经测量分析第一光学单元30的焦距f1优选取主扫描方向的值为20mm，副扫描方向的值为14.238mm，随着温度的变化第一光学单元30的焦距变化能够得到很好的补偿，能提高打印图像质量，且能实现光学扫描单元100的装置小型化。
结合参照图6与图7，从图7中可以看出焦距越长，主扫描方向上焦点位置变化越小，并且从图6中可以看出Φr/Φd无限趋近于0.5，主扫描方向上焦点位置变化越小。相反的，焦距越小，焦点位置变化越大，需要越大的补偿。为了降低成本，缩小体积，就需要把焦距做小，如果焦距做的足够小，对应第一光学单元30的制作成本越高，所以在实际设计中，需要考虑在光学扫描单元100与第一光学单元30成本之间取得平衡。
结合参照图8与图9，从图9中可以看出焦距越长，副扫描方向上焦点位置变化越小，并且从图8中可以看出，当Φs/Φn无限趋近于1，副扫描方向上焦点位置变化越小。相反的，焦距越小，焦点位置变化越大，需要越大的补偿。为了降低成本，缩小体积，就需要把焦距做小，如果焦距做的足够小，这对应第一光学单元30的制作成本相应的也就越高，所以在实际设计中，需要考虑在光学扫描单元100与第一光学单元30成本之间取的平衡。
综上，为了尽可能的降低成本，缩小体积，在本实施例中，第一光学单元30在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值满足不等式0.35＜Φr/Φd＜0.45，第一光学单元30在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值满足不等式0.98＜Φs/Φn＜1。
进一步地，在本实施例中，结合图7与图9可得出第一光学单元30在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值、相对应的第一光学单元30在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值、以及第一光学单元30的主扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φr/Φd)m与第一光学单元30的副扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φs/Φn)s的比值，具体设计示例值可参见表7。
表7
Φr/Φd Φs/Φn (Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s
0.32456 0.712333 0.45563
0.351245 0.9836 0.357115
0.39452055 0.985465 0.400339
0.433256 0.988562 0.407922
0.4732546 0.988912 0.417888
通过分析对比表7可知，第一光学单元30的主扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φr/Φd)m与所述第一光学单元30的副扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φs/Φn)s的比值范围满足关系式(3)。
且由表7所示的数值可以看出第一光学单元30的主扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φr/Φd)m与所述第一光学单元30的副扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φs/Φn)s的比值满足不等式0.35＜(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s＜0.45，综合考虑最佳。
可选地，如图5所示，在第一光学单元30与光源10之间设置有孔径光阑33，或者，如图3所示，在第一光学单元30与偏转装置20之间设置有孔径光阑33。
需要说明的是，第一，各部件可固定安装在支撑单元50上，这样孔径光阑33即可为加工在支撑单元50对应光路方向上的孔结构，孔径光阑33可阻挡边缘光线，以使光源10发射的光束经孔径光阑33成预设光斑的形状，示例的，孔径光阑33可以设置为圆形孔径光阑、椭圆形孔径光阑或者方形孔径光阑等，其具体形状不做特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况做适当调整。
第二，如图5所示，孔径光阑33可以设置于第一光学单元30与光源10之间，用于对光源10出射的光束进行约束，或者，如图3所示，也可以在第一光学单元30与偏转装置20之间设置孔径光阑33，对应的，也可以对经过第一光学单元30调制后将要入射偏转装置20的光束进行约束，当然，也可以不对光源10出射的光束进行约束，即孔径光阑33也可以省略。
本发明实施例的另一方面，如图1所示，提供一种电子照相成像装置200，包括上述的光学扫描单元100，还包括在扫描目标表面上形成潜像的感光单元210，将感光鼓上的潜像显影为碳粉图像的显影单元220，将碳粉图像转印到转印介质上的转印装置230，以及将转印介质上的碳粉图像定影的定影装置240。
为了打印成像，光扫描单元发出光束扫描到感光单元210上，感光单元210是光感受器的实例，感光单元210包括具有外圆周的圆柱形金属管，以及具有预定厚度的光敏层形成在外圆周上。充电辊250旋转并接触感光单元210，并且使感光单元210表面充电到均匀电势。光扫描单元在主扫描方向上扫描根据图像信息调制的光束，从而在感光单元210表面的成像面上形成静电潜像。在此情况下，随着感光单元210的旋转，成像面在副扫描方向上移动，光扫描单元与水平同步信号同步以在主扫描方向上将光束扫描到成像面上，因此，二维的静电潜像形成在感光单元210表面的成像面上。
显影单元220与感光单元210接触并将调色介质转移至感光单元210表面，从而形成打印图像。随着感光单元210的旋转，感光单元210表面的调色介质图像被偏转至纪录介质上。转印辊是具有一定的偏转电压，使感光单元210表面上的介质图像更容易地被吸附到记录介质270上，在转印之后感光单元210表面的残留的介质会被清洁单元260去除。转移至记录介质270上的调色介质图像经过定影单元的加热加压而被定影至记录介质270上，由此完成印刷操作。
由于光学扫描单元100包含与前述实施例中的光学扫描单元100相同的结构和有益效果。光学扫描单元100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光学扫描单元，其特征在于，包括：
光源，用于发散光束；
光学偏转器，用于偏转所述光源出射的光束；
设置在所述光源与所述光学偏转器之间的第一光学单元，所述第一光学单元包括折射单元和衍射单元；
设置在所述光学偏转器出光方向的第二光学单元，用于使所述光学偏转器偏转的光束在扫描目标表面上成像；
其中，所述第一光学单元在主扫描方向的折射光焦度Φr与衍射光焦度Φd的比值范围为0.3＜Φr/Φd＜0.5；
所述第一光学单元在副扫描方向的折射光焦度Φs与衍射光焦度Φn的比值范围为0.7＜Φs/Φn＜1.0；
所述折射单元的所述折射光焦度Φr和所述衍射单元的所述衍射光焦度Φd随温度的变化引起波长的变化趋势相反，以减小温度对所述光学扫描单元聚焦在扫描目标表面的焦点的位置变化的影响。
2.根据权利要求1所述的光学扫描单元，其特征在于，所述第一光学单元的主扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φr/Φd)m与所述第一光学单元的副扫描方向的折射光焦度与衍射光焦度之比(Φs/Φn)s的比值范围为：
0.3＜(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s＜0.5。
3.根据权利要求1或2所述的光学扫描单元，其特征在于，由于温度变化而引起光源的波长的变化为dλ/dT，其中，dλ/dT＜0.25，其中，λ表示波长，dλ表示波长变化量，T表示温度，dT表示温度变化量。
4.根据权利要求1所述的光学扫描单元，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。
5.根据权利要求4所述的光学扫描单元，其特征在于，所述第一光学单元为塑胶材质，所述折射单元以及所述衍射单元通过注塑一体成型于所述变形透镜的入射光侧表面和出射光侧表面。
6.根据权利要求5所述的光学扫描单元，其特征在于，在所述光源与所述第一光学单元之间设置有孔径光阑；
或者，在所述第一光学单元与所述光学偏转器之间设置有孔径光阑。
7.根据权利要求1所述的光学扫描单元，其特征在于，
0.35＜Φr/Φd＜0.45，0.98＜Φs/Φn＜1。
8.根据权利要求2所述的光学扫描单元，其特征在于，
0.35＜(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s＜0.45。
9.一种电子照相成像装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的光学扫描单元，还包括在扫描目标表面上形成潜像的感光单元，将所述感光单元上的所述潜像显影为碳粉图像的显影单元，将所述碳粉图像转印到转印介质上的转印装置，以及将所述转印介质上的碳粉图像定影的定影装置。
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