CN1249482C

CN1249482C - 光学扫描装置

Info

Publication number: CN1249482C
Application number: CNB2004100315760A
Authority: CN
Inventors: 金亨洙
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: US7027126B2; CN1542491A; US20040189961A1; KR20040084012A; KR100484199B1

Abstract

本发明公开了一种光学扫描装置，包括光源；用于偏转从光源发出的多束光束的光学多面体；和用于使被光学多面体偏转的光束在多个感光鼓的表面上形成光点的图像聚焦系统，其中，图像聚焦系统设置在光学多面体与感光鼓之间，并包括用于使光学多面体偏转的光束在感光鼓的各表面上形成光点的扫描透镜，而且扫描透镜的中心轴线与光源中心延伸出来的光轴间隔一预定距离。

Description

光学扫描装置

技术领域

本发明涉及一种用于打印机的光学扫描装置，尤其涉及一种当光源所发出光束沿副扫描方向倾斜地入射到光学多面体上时能够改善被扫描表面上扫描线弓形弯曲的光学扫描装置。此外，本发明还涉及一种能够用作级联光学扫描装置的光学扫描装置，其中多束光束同时被聚焦在多个有机光电导体上。

本申请请求享有2003年3月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利中请2003-18772号的优先权，其全文作为本申请的参考。

背景技术

一般地讲，诸如激光扫描单元等光学扫描装置用于在纸页上打印图像的图像形成装置中，如复印机，打印机，传真机等等。光学扫描装置用于使如激光二极管等光源发出的光束在图像形成装置的光敏介质上扫描，以在该光敏介质上形成静电潜像。

图1A和1B是日本专利申请公开2002-333590号的扫描光学系统的副扫描方向的视图，它们分别示出了光源部分和图像产生部分。此外，图2是图1A和1B所示的扫描光学系统主扫描方向的视图。

参见图1A、1B和2，扫描光学系统具有产生一条或多条激光束的光源部分10、用于转换光源部分10所发射光束的柱透镜13、用作反射偏转由柱透镜13汇聚的激光束的偏转器的光学多面体20、以及使从光学多面体20反射的光束在被扫描表面形成光点的图像聚焦系统。

扫描光学系统的光源部分10具有两个作为光源的半导体激光器11，和两个用于将半导体激光器11所发出光束转换成平行光的准直透镜12。柱透镜13用于使准直透镜12准直后的平行光束构成的两束光束L1和L2转换到副扫描方向的变形光学元件。

图像聚焦系统具有由设置在光学多面体20一例的第一透镜31和设置在被扫描表面一侧的第二透镜32构成的扫描透镜30、以及设置在比扫描透镜30更靠近被扫描表面处并用于校正扫描线弓形弯曲的校正透镜50。

这里，扫描透镜30中的至少一个凸表面是在副扫描方向具有高折射能力的复曲面(torjc surface)，而且校正透镜50的一个表面是变形的非球面表面，该表面使得在远离光轴的位置处校正透镜50在副扫描方向的曲率半径对该校正透镜50主扫描方向的截面形状没有影响，并且满足公式-1.1＜R_Z2/R_Z1＜-0.3。这里，R_Z1代表复曲面在副扫描方向的曲率半径，而R_Z2代表变形非球表面在副扫描方向的曲率半径

在上述配置中，光源部分10发出的两光束L1和L2由绕轴20a转动的光学多面体20同时偏转。两偏转光束L1和L2与副扫描方向成一预定角传播，并入射到由第一透镜31和第二透镜32构成的扫描透镜30上。然后，从扫描透镜30出射的光束分别由两对反射镜40和41反射，汇聚到两个感光鼓60上并在其上形成光点。对半导体激光器(光源)11进行启动/关闭控制，并在感光鼓60上形成预定的静电潜像。

用如上所述的光学扫描系统，可以在不改变主扫描方向的能量分布的情况下校正由于副扫描方向像差所致的扫描线弓形弯曲。而且，在用于彩色激光打印机等设备的级联光学扫描装置中，偏转器可以共用一个光学多面体同时偏转多束光束。因此，可以减少部件数量，并缩小装置的尺寸。此外，由于在多束光束相对于副扫描方向倾斜地入射到光学多面体上的情况下可以使光学多面体减薄，并由此可以使光束在光学多面体上的入射位置彼此靠近，因而可以降低光学多面体的制造成本。

但是，当激光束相对于副扫描方向倾斜地入射到光学多面体上时，光点轨迹构成的扫描线在被扫描表面上出现弯曲。这种扫描线的弯曲称之为弓形弯曲，此类弓形弯曲将引起打印精度下降，打印的图像质量变劣。而且，弓形弯曲使具有级联光学扫描装置的彩色激光打印机的彩色再现性变劣。

为了抑制上述弓形弯曲，在上述传统的扫描光学系统中采用的方法是用两个扫描透镜和一个校正透镜的图像产生光学系统。但是，这种方法造成部件数量增加和制造及组装成本提高，从而抵消了共用光学多面体的好处。此外，由于校正透镜具有长度大于厚度的变形非球表面，所以必须采用注塑模制透镜，而制作具有校正形状的注塑模制透镜时，在校正的形状方面很难达到所需精度。

发明内容

为了解决上述和/或其它问题，本发明一个方面是提供一种光学扫描装置，它通过使没有校正透镜的扫描透镜偏心，能够改善由于光源所发出光束沿相对于副扫描方向倾斜入射到光学多面体上而在被扫描表面上引起的扫描线弓形弯曲，因而可实现光学扫描装置小型化和轻量化，且由此可降低制造成本。

本发明的其它方面和/或优点，其一部分将在下文的说明中提出，一部分将从说明中显而易见，或可以通过实施本发明而得到启示。

因而，为了实现上述和/或其它方面，所提供的光学扫描装置包括：一光源；一用于偏转从光源发出的多束光束的光学多面体；和一用于使被光学多面体偏转的光束在多个感光鼓的表面上形成光点的图像聚焦系统，其中，该图像聚焦系统设置在所述光学多面体与感光鼓之间，并包括使被光学多面体偏转的光束在感光鼓的各表面上形成光点的扫描透镜，而且所述扫描透镜的中心轴线与光源中心延伸出来的光轴间隔开一预定距离。

本发明的一个方面，所述光学扫描装置满足0.2≤C1/A1≤3.5和0.2≤B1/A1≤3.5，其中，A1代表光轴与光学多面体上光点之间的距离，B1代表光轴与各扫描透镜的中心轴线之间的距离，而C1代表光轴与感光鼓上光点之间的距离。

由光源发出的多束光束沿副扫描方向成一预定角度地倾斜入射到光学多面体上。所述光源发出的多束光束入射到一个光学多面体上。

本发明另一方面，光学扫描装置包括一用于准直或汇聚光源所发出光束的准直透镜、和在副扫描方向上汇聚透过准直透镜的光束并使光束入射到光学多面体上的一柱透镜。光源发出的多束光束通过一个准直透镜和一个柱透镜入射到所述光学多面体上。

本发明的另一方面，光学扫描装置包括安装在所述光学多面体与扫描透镜之间的反射镜，以改变被光学多面体偏转的多束光束之间的一或多个距离。所述扫描透镜是一种非对称非球面塑料透镜。

附图说明

本发明的这些和/或其它方面及优点，将通过下文结合附图对实施方式的说明而更为清楚和易于理解。附图中：

图1A和1B是传统光学扫描系统副扫描方向的视图，它们分别示出了光源部分和图像产生部分；

图2是图1A和1B中所示光学扫描系统主扫描方向的视图；

图3A和3B是本发明一实施方式的光学扫描装置副扫描方向的示意图，它们分别示出了光源部分和图像产生部分；

图4图是图3A和3B所示光学扫描装置主扫描方向的示意图；

图5是传统光学扫描装置的扫描线弓形弯曲的曲线图；

图6是本发明一实施方式的光学扫描装置的扫描线弓形弯曲的曲线图。

具体实施方式

现在结合附图示出的实例详细说明本发明的实施方式，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。下文将参照附图对实施方式进行描述，以解释本发明。

图3A和3B是本发明一实施方式的光学扫描装置副扫描方向的示意图。图3A示出包括从光源到光学多面体光路的光源部分，而图3B示出包括从光学多面体到感光鼓光路的图像产生部分。

参见图3A和3B，光学扫描装置包括光源101、反射和偏转光源101所发出的多束光束的光学多面体105、和使被光学多面体105偏转的光束在多个感光鼓109和109’表面上形成光点的图像聚焦系统。

发出单束光束或多束光束的半导体激光器用作光源101，附图标记111和111’表示两束激光束。应当理解，为了便于说明，示出了两束激光束，但本发明不是在所有的实施方式中都需要两束激光束。

光学多面体105在由电机(未示出)带动绕转轴105a顺时针或逆时针旋转的同时反射和偏转光源101发出的激光束。光学多面体105具有多个偏转表面，且光源101发出光束与相应的偏转表面成预定角度的同时沿副扫描方向倾斜地入射到偏转表面上。

此外，准直透镜102和柱透镜104设置在光源101与光学多面体105之间。准直透镜102用于准直或汇聚光源101发出的光束，柱透镜104用于在副扫描方向上汇聚透过准直透镜102的光束，并使所述光束入射到光学多面体105上。图3A中的附图标记103表示孔径光阑，而附图标记L11和L’11分别表示从光源101发出的两光束传输到光学多面体105所经过的光路。

如图3A和3B所示，光源101发出的两束光束通过一个准直透镜102和一个柱透镜104，并入射到一个光学多面体105上。

图像产生系统包括扫描透镜108和108’或f-θ透镜，这些透镜设置在光学多面体105与感光鼓109和109’之间，使得由光学多面体105偏转的光束可以在感光鼓109和109’上形成光点并能产生图像。这里，扫描透镜108和108’是非对称的非球面塑料透镜，当然也可以采用其它类型的非球面透镜。

第一反射镜106和106’和第二反射镜107和107’设置在光学多面体105与扫描透镜108和108’之间，因而可改变被光学多面体105偏转的两光束之间的距离。这里，不同于图3B的是，应当理解，反射镜106、106’、107和107’的数量和定位角可以根据预定的目的而调整。

此外，将扫描透镜108和108’设置成相对于各自的光轴110和110’离心或偏心。即，扫描透镜108和108’的中心轴线108a和108’a与被第一反射镜106和106’及第二反射镜107和107’改变的光轴110和110’间隔开预定的距离。在图3B中，附图标记L22和L’22表示透过扫描透镜108和108’的光束传输到感光鼓109和109’所经过的光路。

图4是图3A和3B所示光学扫描装置主扫描方向的示意图。在图4中，为了便于说明，仅仅表示出光源101所发出的两束光束中的一束光束的光路，并且反射镜106和107被表示在沿光源101延伸出的光轴100直线传输光路上的一位置上。

在上述光学扫描装置中，光源101发出的两束光束沿光源101的中心延伸出来的光轴100相对于副扫描方向以一预定角度倾斜入射到光学多面体105上。此时，这些光束倾斜入射到光学多面体105上，并与从光源101中心延伸出来的光轴100间隔开。

接着，经光学多面体105反射和偏转的两束光束，在其光路被第一反射镜106和106’和第二反射镜107和107’弯折后进入扫描透镜108和108’。

最后，透过扫描透镜108和108’的两束光束沿被第一反射镜106和106’及第二反射镜107和107’改变的光轴110和110’在两个感光鼓109和109’的被扫描表面上扫描，并分别在两个感光鼓109和109’的表面上形成光点。此时，入射到感光鼓109和109’表面上的光束在表面上形成与被第一反射镜106和106’及第二反射镜107和107’改变的光轴110和110’间隔开预定距离的光点。

上述光学扫描装置满足0.2≤C1/A1≤3.5和0.2≤B1/A1≤3.5，其中A1代表光轴100与光学多面体105上光点之间的距离，B1代表光轴110和110’与各扫描透镜的中心轴线108a和108’a之间的距离，而C1代表光轴110和110’与感光鼓109和109’上光点之间的距离。当光学扫描装置满足上述条件时，可以得到好的扫描线弓形弯曲特性，而不必附加用于改善扫描线弓形弯曲的矫正透镜。

图5和6分别示出了传统光学扫描装置扫描线弓形弯曲和本发明光学扫描装置一实施方式的扫描线弓形弯曲的曲线。在图5和6中，横轴代表光点图像在主扫描方向的位置，纵轴代表主扫描方向光点图像位置处的弓形弯曲量。

参见图5和6可以看到，当采用图3A和3B所示的光学扫描装置时，扫描线的弓形弯曲比传统光学扫描装置扫描线的弓形弯曲显著减小。

此外，在光学扫描装置中，用于保护该装置的盖板玻璃(未示出)被安装在扫描透镜108和108’和感光鼓109和109’的上方，以保护光学扫描装置的部件。在这种情况下，可倾斜一预定角度安装盖板玻璃，以防止光束从盖板玻璃反射回来，此时，通过使扫描透镜108和108’偏心处于上述条件范围内的一适当值可以使扫描线弓形弯曲得到改善。

如上所述，本发明的光学扫描装置对于用同时发出多束光束的光源使多束光束同时在感光鼓上形成光点图像的级联光学扫描装置尤其有用。这使得采用单准直透镜、单柱透镜和单光学多面体成为可能。尽管用所述单一部件有利于降低制造成本，简化组装工艺，但并不限于这些说明文字，可以根据用途采用其它数量的各种组件。

如上所述，当光源发出的光束沿副扫描方向以预定角度倾斜入射到光学多面体上时所引起的被扫描表面上的扫描线弓形弯曲可以通过使扫描透镜偏心而不附加校正透镜的办法进行改善。所以，可以通过减少图像形成透镜的数量而实现光学扫描装置的小型化和轻量化。此外，通过减少光学扫描装置总体部件数量和简化其组装工艺，可以降低光学扫描装置的制造成本。

此外，由于光学扫描装置用一个光学多面体同时偏转多束光束，因此可以共用光学多面体。所以，可以通过共用部件减少部件的数量，并且通过使光学多面体变薄还可以降低光学多面体的制造成本。

尽管已经描述和示出了本发明的一些实施方式，但是本领域技术人员应当清楚，在不超出本发明原理和构思的前提下，可以对所述实施方式作出改变，本发明的保护范围由权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种图像形成装置，包括：

一光源；

多个感光鼓；

一用于偏转所述光源发出的多束光束的光学多面体；和

一用于使被所述光学多面体偏转的所述光束在所述多个感光鼓的表面上形成光点的图像聚焦系统，其中，该图像聚焦系统设置在所述光学多面体与感光鼓之间，并包括用于使被所述光学多面体偏转的所述光束在所述感光鼓的各表面上形成光点的扫描透镜，而且所述扫描透镜的中心轴线与从所述光源中心延伸出来的光轴间隔一预定距离；

其中，所述图像形成装置满足0.2≤C1/A1≤3.5和0.2≤B1/A1≤3.5，此处A1代表所述光轴与所述光学多面体上光点之间的距离，B1代表所述光轴与所述各扫描透镜的中心轴线之间的距离，而C1代表所述光轴与所述感光鼓上光点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述光源发出的多束光束相对于副扫描方向成一预定角度地倾斜入射到所述光学多面体上。

3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，还包括一用于准直所述光源发出的光束的准直透镜，和一在副扫描方向上汇聚透过所述准直透镜的光束并使该光束入射到所述光学多面体上的柱透镜。

4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，还包括安装在所述光学多面体与所述扫描透镜之间的反射镜，以改变被所述光学多面体偏转的所述多束光束之间的距离。

5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述扫描透镜是非对称的非球面塑料透镜。

6.一种光学扫描系统，包括：

一可转动的光偏转器；

一发出多束光束的光源，这些光束扫描多个感光介质表面以产生图像，其中，所述多束光束入射到所述可转动的光偏转器上；

一第一组反射镜与一第二组反射镜一起设置，以将从所述可转动光偏转器偏转出来的所述多束光束反射到多个光学透镜上，这些光学透镜将所述多束光束分别引导到所述多个感光介质表面上，其中，所述光学透镜的中心偏离开所述第一和第二组反射镜的轴线；

其中，满足公式0.2≤C1/A1≤3.5和0.2≤B1/A1≤3.5，此处A1代表从所述光源中心延伸的主轴与被所述可转动光偏转器偏转的所述多束光束的光点之间的测量距离，B1代表多条轴线分别与所述多个光学透镜中心之间的测量距离，而C1代表所述多条轴线分别与入射到所述多个感光介质表面上的所述多束光束光点之间的测量距离。

7.根据权利要求6所述的光学扫描系统，其中，所述多个光学透镜是非对称的非球面塑料透镜。

8.一种光学扫描系统，包括：

一发出光束的光源；

一绕一转轴转动并沿与所述转轴正交的主轴以一预定角度偏转光束的光偏转器；

一反射镜，其可调整从而改变其光轴；以及

一光学透镜，其中心轴线偏离所述光轴一预定距离，其中，所述反射镜接收来自所述光偏转器的光束，并将其反射到所述光学透镜上，且所述光束透过所述光学透镜并入射到一感光表面上；

其中，满足公式0.2≤C1/A1≤3.5和0.2≤B1/A1≤3.5，此处A1代表所述主轴与被所述光偏转器偏转的光束光点之间的测量距离，B1代表所述光轴分别与所述中心轴线之间的测量距离，而C1代表所述光轴与入射到所述感光表面上的光束光点之间的测量距离。

9.根据权利要求8所述的光学扫描系统，其中，所述反射镜包括：

一第一反射镜；和

一第二反射镜，其中，所述第一反射镜被设置成接收来自所述光偏转器的光束并将其反射到所述第二反射镜上，而该第二反射镜设置成接收来自所述第一反射镜的光束，并将其反射到所述光学透镜上。

10.根据权利要求8所述的光学扫描系统，其中，还包括：

一准直透镜；和

一柱透镜，其中，所述准直透镜和柱透镜沿副扫描方向以一预定的入射角度把光束引导到所述光偏转器上。