CN117031896A - 一种基于分束镜阵列的激光成像单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分束镜阵列的激光成像单元，通过设置采用分束镜阵列，将激光LED一点光源透过该阵列复制到多点，形成一条线或一个面，所述分束镜阵列呈阵列分布，内部设置的分束镜角度不同；所述光束处理器组件内设置有调节感光鼓上局部亮度的调节组件；调节组件包括光圈，光圈安装在光阀阵列内部，光阀阵列可以通过光圈对光斑的大小进行调节，配合激光功率等参数的调节，对感光鼓上不同部分的光亮度进行调节，使得打印精度高，图案清楚、字体清晰；激光二极管和分束镜阵列的配合代替了大量光源阵列，减少了内部元器件的数量以及设备内部传输装置的体积，打印速度低下以及制造成本高，设备内部需要更多传输装置的问题。

Description

一种基于分束镜阵列的激光成像单元

技术领域

本发明涉及激光成像技术领域，尤其涉及一种基于分束镜阵列的激光成像单元。

背景技术

打印机是现代办公必备的设备，打印机的使用大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。激光打印机中的成像部分是机器最核心的部分，主要分为两种：

第一种采用LSU（激光成像单元），经检索，专利号为CN109991824A的发明专利介绍了一种可用于打印机/复印机上的光源装置，属于打印机、复印机等技术领域。其光源发出的光为常开状态，光源控制板将需要打印内容的数字信号，变为电信号，输出至光源单元的光路板上，光源发射出一个光点，光路板对应的点为通状态，光线通过此点，其余点不变，为断开状态，此处是暗的状态，光线在此处被阻断。这样光源单元将需要打印内容的数字信号照射到感光鼓上，在鼓上就形成了以光点为单位的光电图像，通过控制光路板上的点的开和关，将需要打印的内容印在感光鼓上，通过控制光源的方式让光路板上的点对应开关，实现数据的输出，有效提高了打印复印速度和精度。

第二种采用LPH（Led打印头），LPH使用相邻地布置多个LED阵列并以像素为单位曝光的方法。经检索，专利号为CN114675515A的发明专利介绍了打印头及图像形成装置。根据实施方式，打印头具有一个以上的发光元件列、发光控制电路以及一个以上的驱动电路列。所述发光元件列包括沿着主扫描方向连续配置的多个发光元件。所述发光控制电路构成为以由包括在所述多个发光元件中的规定数量的连续的发光元件构成的发光元件组为单位，输出不同相位的驱动信号。驱动电路列包括多个驱动电路，所述多个驱动电路基于驱动信号使所述多个发光元件的每一个单独发光。

然而上述的这两种传统方法都存在一定的缺陷：在LSU系统中，通过控制光路板上的点的开和关，将需要打印的内容印在感光鼓上，通过控制光源的方式让光路板上的点对应开关，实现数据的输出，该过程依赖大量光源以及光源移动速度，限制了打印速度。在使用LPH系统的情况下，由于采用了发光元件列和发光控制电路，使得制造成本高，同时与页的尺寸区域匹配的阵列配置同时驱动许多装置，且因此设备内部需要更多传输装置和降温装置。

基于以上问题，本发明提出了一种基于分束镜阵列的激光成像单元。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分束镜阵列的激光成像单元，以解决当前市场上激光打印机依赖大量光源以及光源移动速度，限制了打印速度，激光系统占用空间大，增加制造成本的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于分束镜阵列的激光成像单元，包括：

光束处理器组件和感光鼓。

所述光束处理器组件包括分束镜阵列、光源和光阀阵列；所述光源设置在分束镜阵列的一侧，所述光阀阵列设置在所述分束镜阵列的另一侧；所述光源一侧设置为分束镜阵列的入射光方向，所述光阀阵列为分束镜阵列的出射光方向；光源发射的光束经分束镜处理后，直射光束形成反射光束射入光阀阵列；所述光束处理器组件内设置有调节感光鼓上局部亮度的调节组件。

所述光源采用点光源，所述点光源形成多束直射光束发射出去。

所述光阀阵列的数目等同于分束镜阵列的数目，光阀阵列的点位与分束镜阵列内部的分束镜位置一一相对。

所述分束镜阵列包括成列设置的多个分束镜，点光源的光束按预设角度入射到分束镜表面后，形成反射光束射入光阀阵列。

感光鼓作为阵列光束的接收器，用于接收对应的分束镜形成的成阵列设置的多个反射光束；感光鼓的点位与光阀阵列位置一一相对。

在一种可行的实施方式中，所述分束镜阵列呈阵列分布，内部设置的分束镜角度不同，分束镜距点光源水平距离越远，其与水平方向设置的角度越大；在同一阵列中，以中心点为圆心，光源置于中心点上方，分束镜与水平方向设置的角度与分束镜距点光源水平距离呈正比。

在一种可行的实施方式中，对应分束镜阵列中的每个分束镜设置有角度调节件，通过所述角度调节件可以调整所述分束镜的倾斜角度。

在一种可行的实施方式中，所述点光源采用激光二极管，效率高、体积小、寿命长的优点，输出功率小，无需配备大型降温设备，节省内部空间，同时点光源降低了发热，从而提高了系统寿命。

在一种可行的实施方式中，令所述分束镜与水平方向设置的角度为θ，所述θ角的取值范围优选为0°-45°。

在一种可行的实施方式中，所述光阀阵列内部安装有光圈，光阀阵列可以通过光圈对光斑的大小进行调节，实现了极小的激光功率就能输出的一致性好的多点复制光斑；同时可以在打印过程中，根据打印材料上字体、形状以及分布不同，利用光圈和激光功率等参数的调节，对感光鼓上不同部分的光亮度进行调节，使得打印精度高，图案清楚、字体清晰。

在一种可行的实施方式中，所述分束镜阵列采用棱镜分束镜，在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，适用于性能要求较高的精密光学系统。

在一种可行的实施方式中，当激光二极管的功率随着使用时间的延长而衰减，可在所述激光二极管下方增设激光加强器，对激光的功率进行加强。

本发明设计的原理是采用分束镜阵列，将激光LED一点光源透过该阵列复制到多点，形成一条线或一个面，光点的密度完全可以达到激光打印机标准分辨率600dpi和1200dpi，再经过光阀阵列来控制是否让光打到感光鼓表面来成像。

本发明相较于现有技术的优点：

1.本发明一种基于分束镜阵列的激光成像单元仅需设置激光二极管和分束镜阵列即实现了激光打印，相较于现有技术，激光二极管和分束镜阵列的配合代替了大量光源阵列，减少了内部元器件的数量以及设备内部传输装置的体积，同时采用激光二极管作为点光源，具有效率高、体积小、寿命长的优点，输出功率小，无需配备大型降温设备，占用空间小，利于小型化设计。

2. 本发明一种基于分束镜阵列的激光成像单元采用分束镜阵列，将激光LED一点光源透过分束镜阵列复制到多点，光阀阵列内部安装有光圈，光阀阵列可以通过光圈对光斑的大小进行调节，极小的激光功率就能输出的一致性好的多点复制光斑，节省设备制造成本，配合激光功率等参数的调节，对感光鼓上不同部分的光亮度进行调节，使得打印精度高，图案清楚、字体清晰。

3.本发明一种基于分束镜阵列的激光成像单元通过采用分束镜阵列，将激光LED一点光源透过分束镜阵列复制到多点，形成一条线或一个面，降低了对光源要求，不再需要精密的平行光，对应分束镜阵列中的每个分束镜设置有角度调节件，通过所述角度调节件可以调整所述分束镜的倾斜角度；分束镜采用光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到不同角度的镀膜玻璃上后，通过反射，光斑一致性好，线上或面上的所有点排列精确，方便对感光鼓上不同部分的光亮度进行调节，打印精度高。

4. 本发明一种基于分束镜阵列的激光成像单元设置点光源，点光源采用激光二极管，诸多点位的光源一致，光斑井深易于控制，因此可以做到不接触感光鼓表面即可完成稳定成像，大大提高感光鼓寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术LSU系统的工作原理示意图；

图2为现有技术LPH系统的工作原理示意图；

图3为本发明提供的一种基于分束镜阵列的激光成像单元的结构示意图；

图4为本发明提供的一种基于分束镜阵列的激光成像单元的分束镜阵列的结构示意图；

图5为本发明提供的一种基于分束镜阵列的激光成像单元的正视结构示意图。

附图标记说明：

1、光束处理器组件；11、分束镜阵列；12、光源；13、光阀阵列；2、感光鼓；

具体实施方式

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。

实施例一

请参阅图3-5，本发明提供一种基于分束镜阵列的激光成像单元

光束处理器组件1和感光鼓2；

所述光束处理器组件1包括分束镜阵列11、光源12和光阀阵列13；所述光源12设置在分束镜阵列11的一侧，所述光阀阵列13设置在所述分束镜阵列11的另一侧；所述光源12一侧设置为分束镜阵列11的入射光方向，所述光阀阵列13为分束镜阵列11的出射光方向；光源12发射的光束经分束镜处理后，直射光束形成反射光束射入光阀阵列13；所述光束处理器组件1内设置有调节感光鼓2上局部亮度的调节组件；所述光阀阵列13内部安装有光圈，光圈作为调节组件，光阀阵列13可以通过光圈对光斑的大小进行调节。

光阀阵列13通过电信号控制光圈的收缩来控制光圈的大小，属于现有技术，这里就不一一赘述。

所述光源12采用点光源，所述点光源形成多束直射光束发射出去。

所述分束镜阵列11相对入射光束倾斜设置，用于将入射光束反射形成反射光线，并驱使反射光线进入光阀阵列13。

所述分束镜阵列11呈阵列分布，如图4所示，为3*3的分束镜阵列11；阵列内部设置的分束镜角度不同，分束镜距光源12水平距离越远，其与水平方向设置的角度越大；在同一阵列中，以中心点为圆心，光源12置于中心点上方，分束镜与水平方向设置的角度与分束镜距光源12水平距离呈正比。

具体设置时,所述分束镜可以采用具有棱镜分束镜。所述分束镜的反射角度可以根据位置需要设置，作为举例而非限制，如图4所示，比如3*3的外圈的棱镜分束镜可以采用的角度为3°。

所述分束镜阵列11的阵列可以根据感光鼓2的尺寸进行设置，沿感光鼓2的长度方向可以平行设置多个分束镜阵列11，阵列中的分束镜数量与需要的感光鼓2有效使用面积相关，可以是大于等于2的任意数值。

所述光阀阵列13的数目等同于分束镜阵列11的数目，光阀阵列13的点位与分束镜阵列11内部的分束镜位置一一相对。

所述分束镜阵列11包括成列设置的多个分束镜，点光源12的光束按预设角度入射到分束镜表面后，形成反射光束射入光阀阵列13。

感光鼓2作为阵列光束的接收器，用于接收对应的分束镜形成的成阵列设置的多个反射光束；感光鼓2的点位与光阀阵列13位置一一相对。

在一种可行的实施方式中，所述点光源12采用激光二极管，效率高、体积小、寿命长的优点，输出功率小，无需配备大型降温设备，同时点光源12降低了发热，从而提高了系统寿命。

具体设置时，分束镜阵列11中的分束镜的倾斜角度可以根据实际需要进行适应性设置。令所述分束镜与水平方向设置的角度为θ，所述θ角的取值范围优选为0°-45°。

在一种可行的实施方式中，光阀阵列13可以通过光圈对光斑的大小进行调节，通过光斑的大小可调节光的集中程度；光斑大，能量不集中，此时打印效果浅；光斑小，将激光能量集中在局部，此时打印效果强；实现了极小的激光功率就能输出的一致性好的多点复制光斑；同时可以在打印过程中，根据打印材料上字体、形状以及分布不同，利用光圈和激光功率等参数的调节，对纸张上不同部分的光亮度进行调节，使得打印精度高，图案清楚、字体清晰。

实施例二

请参阅图3-5，本发明提供一种技术方案：一种基于分束镜阵列的激光成像单元，包括：

光束处理器组件1和感光鼓2；

所述光束处理器组件1包括分束镜阵列11、光源12和光阀阵列13；所述光源12设置在分束镜阵列11的一侧，所述光阀阵列13设置在所述分束镜阵列11的另一侧；所述光源12一侧设置为分束镜阵列11的入射光方向，所述光阀阵列13为分束镜阵列11的出射光方向；光源12发射的光束经分束镜处理后，直射光束形成反射光束射入光阀阵列13；所述光束处理器组件1内设置有调节感光鼓2上局部亮度的调节组件；所述光阀阵列13内部安装有光圈，光圈作为调节组件，光阀阵列13可以通过光圈对光斑的大小进行调节。。

所述光源12采用点光源，所述点光源形成多束直射光束发射出去。

所述分束镜阵列11相对入射光束倾斜设置，用于将入射光束反射形成反射光线，并驱使反射光线进入光阀阵列13。

所述分束镜阵列11呈阵列分布，如图4所示，为3*3的分束镜阵列11；阵列内部设置的分束镜角度不同，分束镜距光源12水平距离越远，其与水平方向设置的角度越大；在同一阵列中，以中心点为圆心，光源12置于中心点上方，分束镜与水平方向设置的角度与分束镜距光源12水平距离呈正比；对应分束镜阵列11中的每个分束镜设置有角度调节件，角度调节件作为调节组件，通过所述角度调节件可以调整所述分束镜的倾斜角度，所述角度调节件可以是手动调节方式也可以是电动调节方式，在此不做限制。

具体设置时,所述分束镜可以采用具有棱镜分束镜。所述分束镜的反射角度可以根据位置需要设置，作为举例而非限制，如图4所示，比如3*3的外圈的棱镜分束镜可以采用的角度为3°。

所述分束镜阵列11的阵列可以根据感光鼓2的尺寸进行设置，沿感光鼓2的长度方向可以平行设置多个分束镜阵列11，阵列中的分束镜数量与需要的感光鼓2有效使用面积相关，可以是大于等于2的任意数值。

所述光阀阵列13的数目等同于分束镜阵列11的数目，光阀阵列13的点位与分束镜阵列11内部的分束镜位置一一相对。

所述分束镜阵列11包括成列设置的多个分束镜，光源12的光束按预设角度入射到分束镜表面后，形成反射光束射入光阀阵列13。

感光鼓2作为阵列光束的接收器，用于接收对应的分束镜形成的成阵列设置的多个反射光束；感光鼓2的点位与光阀阵列13位置一一相对。

在一种可行的实施方式中，所述点光源12采用激光二极管，所述激光二极管下方设置有激光加强器，效率高、体积小、寿命长的优点，输出功率小，无需配备大型降温设备，同时点光源12降低了发热，从而提高了系统寿命。

具体设置时，分束镜阵列11中的分束镜的倾斜角度可以根据实际需要进行适应性设置。令所述分束镜与水平方向设置的角度为θ，所述θ角的取值范围优选为0°-45°。

在一种可行的实施方式中，对应每个分束镜安装有倾角传感器以探测所在分束镜的倾斜角度并将探测得到的倾斜角度发送至关联的显示终端进行显示输出。

本发明的设计原理在于：采用分束镜阵列11，将激光LED一点光源12透过该阵列复制到多点，形成一条线或一个面，光点的密度完全可以达到激光打印机标准分辨率600dpi和1200dpi，再经过光阀阵列13来控制是否让光打到感光鼓2表面来成像。

具体为：将激光LED一点光源12释放激光能量后，设置在分束镜阵列11一侧的所述光源12将直射光线发射在所述分束镜阵列11的入射光一端，所述分束镜阵列11呈阵列分布，内部设置的分束镜角度不同，分束镜距点光源12水平距离越远，其与水平方向设置的角度越大；在同一阵列中，以中心点为圆心，光源置于中心点上方，分束镜与水平方向设置的角度与分束镜距点光源12水平距离呈正比；所述分束镜阵列11包括成列设置的多个分束镜，点光源12的光束按预设角度入射到分束镜表面后，形成反射光束射入光阀阵列13。所述光阀阵列13设置在所述分束镜阵列11远离激光LED一点光源12的另一侧；光源12发射的光束经分束镜处理后，直射光束形成反射光束射入光阀阵列13。所述光阀阵列13内部安装有光圈，光阀阵列13可以通过光圈对光斑的大小进行调节，实现了极小的激光功率就能输出的一致性好的多点复制光斑；同时可以在打印过程中，根据打印材料上字体、形状以及分布不同，利用光圈和激光功率等参数的调节，使得不同局部部位的光阀阵列13所发射出的激光强度、范围不同，所发射出的激光照射在作为接收器的感光鼓2，感光鼓2接收对应的分束镜形成的成阵列设置的多个反射光束，在鼓上就形成了以光点为单位的光电图像了；所采用的光源12一致，光斑井深易于控制，光斑一致性好，线上或面上的所有点排列精确，打印效果好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于分束镜阵列的激光成像单元，包括光束处理器组件（1）和感光鼓（2），其特征在于：所述光束处理器组件（1）包括分束镜阵列（11）、光源（12）和光阀阵列（13）；所述光源（12）设置在分束镜阵列（11）的一侧，所述光阀阵列（13）设置在所述分束镜阵列（11）的另一侧；所述光源（12）一侧设置为分束镜阵列（11）的入射光方向，所述光阀阵列（13）为分束镜阵列（11）的出射光方向；光源（12）发射的光束经分束镜处理后，直射光束形成反射光束射入光阀阵列（13）；所述光束处理器组件（1）内设置有调节感光鼓（2）上局部亮度的调节组件；

所述分束镜阵列（11）呈阵列分布，内部设置的分束镜角度不同，分束镜距光源（12）水平距离越远，其与水平方向设置的角度越大；在同一阵列中，以中心点为圆心，光源（12）置于中心点上方，分束镜与水平方向设置的角度与分束镜距光源（12）水平距离呈正比；

所述调节组件包括光圈，所述光圈安装在所述光阀阵列（13）内部，光阀阵列（13）通过光圈对光斑的大小进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：所述调节组件还包括角度调节件，对应分束镜阵列（11）中的每个分束镜设置有角度调节件，通过所述角度调节件可以调整所述分束镜的倾斜角度。

3.根据权利要求1的任一项所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：所述光源（12）采用点光源，所述点光源形成多束直射光束发射出去。

4.根据权利要求8所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：所述点光源（12）采用激光二极管。

5.根据权利要求2所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：分束镜阵列（11）的密度达到标准分辨率600dpi和1200dpi。

6.根据权利要求5所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：所述分束镜阵列（11）与水平方向设置的角度设置为0°-45°。

7.根据权利要求6所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：所述分束镜阵列（11）采用棱镜分束镜。

8.根据权利要求1所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：感光鼓（2）设置在所述光阀阵列（13）的下方，作为阵列光束的接收器，用于接收对应的分束镜阵列（11）形成的成阵列设置的多个反射光束；感光鼓（2）的点位与光阀阵列（13）位置一一相对。

9.根据权利要求8所述的一种基于分束镜阵列的激光成像单元，其特征在于：所述光阀阵列（13）的数目等同于分束镜阵列（11）的数目，光阀阵列（13）的点位与分束镜阵列（11）内部的分束镜位置一一相对。