CN1474211A - 光学扫描装置及使用它的成象设备 - Google Patents

Abstract

公开一种光学扫描装置，它包括一光源装置、一个用于偏转从光源装置发出的光束的偏转系统和一个用于用偏转系统偏转的光束扫描被扫描表面的光学扫描系统，其中光学扫描系统包括一个光学扫描元件，该元件被设置成相对于副扫描方向，被偏转光束的主光线通过除光轴外的一个部分，光学扫描元件具有一个矢状非球形量改变表面，在该表面中，矢状非球形量沿光学扫描元件的主扫描方向改变，在整个被扫描表面上，使被偏转光束所冲击的在副扫描方向上的位置一致。

Description

光学扫描装置及使用它的成象设备

技术领域

本发明涉及光学扫描装置和使用光学扫描装置的成象设备。在这个方面，本发明例如适用于各种设备例如激光束打印机、数字复印机、多功能打印机等，这些设备具有电照相过程，其中光学调制的、光源装置发生的单一光束或多根光束借助一个多面镜(偏转装置)反射地偏转，并且通过一个光学扫描系统，一个被扫描的表面被光学扫描，从而在其上记录图象信息。

另一方面，本发明涉及光学扫描装置和使用光学扫描装置的成象设备，其中一光束以倾斜方向投射在一个垂直于偏转装置的转轴的平面上，其中由于倾斜的入射角，在被扫描的一个表面上产生的扫描线弯曲度被修正，因而可以恒定地得到优良的图象。另外，本发明适用于具有一个或多个光学扫描装置和相应于有关颜色的多个载象构件的彩色成象设备。

传统上，在光学扫描装置如激光束打印机(LBP)中，例如，按照图象信号光学调制、从光源装置发出的光束由一个光学偏转器定期的调制，光学偏转器包括一个转动的多面镜。然后，通过一个具有f-θ特性的光学扫描系统，光束被聚焦以便在一个感光记录介质(感光鼓)的表面上产生光点，并光学扫描该表面，从而进行图象记录。

图20是传统的光学扫描装置的主要部分的示意图。

如该图所示，从光源装置91发出的发散光束被一个准直仪透镜转变成一个大致平行光束。然后，光束由一个光阑93限制，然后，光束进入一个柱面透镜94，该透镜只在分扫描方向上具有预定的折射率。关于在柱面透镜94上入射的大致平行的光束，在一个主扫描剖面内，光束照常存在、另一方面，在一个副扫描剖面内，光束被收集而被成象为一个在包括一个多面镜的偏转装置(光偏转器)的偏转表面(反射表面)95a上的大致线性图象。

由偏转装置95的偏转表面95a偏转的光束被引向一个感光鼓表面98，该表面是通过具有f-θ特性的光学扫描系统96被扫描的表面。通过在箭头A的方向上转动偏转装置95，感光鼓表面98在箭头B的方向上被光学扫描，从而在其上记录图象信息。

在如上所述的光学扫描装置中，实现高精度的图象信息记录需要在整个被扫描的表面上满意地修正场的曲率，需要在视角(扫描角)θ和图象高度(与扫描中心的距离)Y之间存在个畸变特性(f-θ特性)，以及需要在图象平面(被扫描表面)上在有关图象高度上点的直径是一致的。为满足上述光学特性，对于光学扫描装置或光学扫描系统曾提出过许多提议。

另一方面，在使用一个光学偏转器扫描多根光束的情形中，为了分离在副扫描方向上的光束以满足在扫描后将光束分别引导至相应于不同颜色的各感光构件上，需要将入射的光束以倾斜的方向(倾斜的入射角)投射到垂直于偏转装置的转轴的平面上。如果一光束在偏转装置上是倾斜入射的，那么，它会引起称为“扫描线弯曲”的现象，在被扫描的表面上扫描线发生弯曲。

具体来说，在彩色成象设备的情形中，激光从光学扫描装置投向四个感光构件(感光鼓)以便在其上产生潜象，从而分别在相应的感光构件上产生Y(黄色)、M(品红)、C(蓝色)和Bk(黑色)颜色的原象，在各感光构件上产生的Y，M，C，Bk的四色图象在转印材料如纸张上对准地重叠。因此，如果在相应于这些感光构件的光学扫描装置中出现扫描线弯曲，那么将会导致在四种颜色之间扫描线形状的误差，引起在转印材料上得到的图象中颜色位移。因此，图象性能将显著变劣。

为了解决扫描线弯曲的问题，曾提出过一些光学扫描装置。

日本专利申请公开文本第7-191272号表示一种光学扫描装置，其中一光束以倾斜方向投向一个垂直于偏转装置的转轴的平面。在该实例中，构成光学扫描系统的光学扫描元件之一包括一个变形透镜(anamorphic lens)，该透镜在其主扫描剖面形状中具有非球形形状，在副扫描剖面中的曲率半径与主扫描剖面无关地设定。另外，其光学轴线相对于偏转装置的偏转表面在副扫描方向上偏心地设置，从而修正扫描线弯曲。

日本专利申请公开文本第9-184991号表示一个实例，其中一个用作防尘玻璃板的平行平面板倾斜设置，从而修正扫描线弯曲。

总之上述技术涉及到以光学元件的偏心设置为基础来修正扫描线弯曲，例如，在副扫描方向上移置一个光学扫描元件(光学成象元件)，例如，包括在一个光学扫描系统中的变形透镜；或者倾斜一个光学元件如没有成象功能的防尘玻璃。

但是，如果这种光学元件在光路中偏心地设置，虽然可以修正扫描线弯曲，但是，可能会改变其它光学特性。另外，光学元件的偏心量只是与一个特定的光束相关而具有对扫描线弯曲的修正作用，难于对多根光束同时修正扫描线弯曲。因此，与每一根光束相关，必须使用一个光学元件。在使用多根光束的情形中，必须使用分别相应于这些光束的多个光学元件。这就引起构件数目的增加。

日本专利申请公开文本第9-90254号表示一个实例，其中柱面透镜的矢状跟随一个非圆柱形表面，因而穿过柱面透镜的光束的波前相对于基准球面在副扫描方向上在周边上被延滞。

这个实例的基础是，在副扫描方向上光束直径小，使光束腰部变得偏离高斯图象平面(Gaussimage plane)及由于散焦而光束直径变化变大的情形中，用于防止图象起草性能(image drafting performance)变劣的结构。

例如，日本专利申请公开文本第2002-148542号和第2002-162587号提出一种实例，其中，在只使用一个光偏转器扫描多个光束的情形中，在光束之间设置相对于副扫描方向的高度差，并且在光束被投射到垂直于光偏转器的转轴的平面上之后，它们被彼此分离。

但是，如果使用以光束高度差为基础的分离，那将导致光偏转器高度(厚度)的增加，或将引起对制备分别相应于光束的不同透镜的需要。结构就会变得很复杂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光学扫描装置和一种使用光学扫描装置的成象设备，其中光束以倾斜的方向(倾斜的入射角)投射在一个垂直于偏转装置的转轴的平面上，或者，其中光学扫描系统相对于副扫描方向偏心地设置，并且在这个基础上，可以显著地改善所产生的任何扫描线弯曲。

本发明的另一个目的是提供一种结构简单的光学扫描装置和一种使用它的成象设备，借助这种光学扫描装置及成象设备可以将扫描线弯曲稳定地保持得很小而不致限制光学元件如弯曲镜的设置。

本发明的另一个目的是提供一种彩色成象设备，它包括一个或多个光学扫描装置，所述光学扫描装置布置成可稳定地将扫描线弯曲保持得很小，以便保证稳定地取得优良的图象而不致产生色偏移。

按照本发明的第一方面，为了实现上述至少一个目的，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；偏转装置，其用于偏转从所述光源装置发出的光束；以及一个光学扫描系统，其用于用被所述偏转装置偏转的光束扫描被扫描表面；其中所述光学扫描系统包括一个光学扫描元件，该光学扫描元件被设置成使被偏转光束的主光线相对于副扫描方向通过一个除光轴外的部分，其中所述光学扫描元件具有一个矢状非球形量改变表面，在该表面上矢状非球形量沿所述光学扫描元件的主扫描方向改变，以及其中在整个被扫描表面上，使被偏转光束所冲击的沿副扫描方向的位置一致。

在本发明这个方面的一个推荐的形式中，所述光学扫描系统被布置成在被扫描表面上的有效扫描范围内，使被偏转光束所冲击的沿副扫描方向的位置的偏差量保持在不大于10μm。

从所述光源装置发生的光束可以入射在一个垂直于所述偏转装置的转轴的平面上，与其成一定角度。

在副扫描方向上，可以使被偏转光束的主光线冲击被扫描表面上的位置，与主光线穿过所述光学扫描元件的具有最大折射率(power)的表面的位置相比，更靠近所述光学扫描系统的光轴。

所述光学扫描系统可以具有一个或多个矢状(sagittal)曲率半径改变表面，在所述表面上，矢状曲率半径沿所述光学扫描系统的主扫描方向改变。

所述光学扫描系统可以由一个光学扫描元件构成。

所述光学扫描系统可以具有在副扫描方向上的折射率，它等于或大致等于所述矢状非球形量改变表面的折射率。

在所述光学扫描系统在副扫描方向上的折射率为φ_so，所述矢状非球形量改变表面在副扫描方向上的折射率为φ_si的情形中，可满足0.9×φ_so≤φ_si ≤1.1×φ_so的关系。

光源装置可以发出两个或多个光束，在副扫描剖面内，至少一个光束的主光线可经过相对于所述光学扫描系统的光轴的上侧，而至少一个不同光束的主光线可经过相对于所述光学扫描系统的下侧。

所述偏转装置可以偏转多个光束，所述光学扫描系统可包括多个光学扫描元件，用于使被所述偏转装置偏转的光束分别在相应于所述光束的多个被扫描表面上成象，所述偏转装置可被多个光学扫描系统共用。

在主扫描剖面内，从所述偏转装置沿光轴至所述光学扫描元件的空气转化距离(air-converted distance)为P1，从所述光学扫描元件至被扫描表面的距离为P2，从所述偏转装置在轴线外至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为M1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为M2，那么可以满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

按照本发明的第二方面，提供一种成象设备，该成象设备包括：一个如第一方面所述的光学扫描装置；一个感光构件，该感光构件设置在前述被扫描表面的一个位置上；一个显影装置，其用于使所述光学扫描装置扫描的光束在所述感光构件上形成的静电潜象显影，产生一个墨粉图象；一个转印装置，其用于将显影的墨粉图象转印到转印材料上；以及一个定影装置，用于将转印的墨粉图象固定在转印材料上。

按照本发明的第三方面，提供一种成象设备，所述成象设备包括：一个如第一方面所述的光学扫描装置；以及一个打印机控制器，其用于将从一个外部设备输入的代码数据转化成图象信号，并将图象信号施加在所述光学扫描装置上。

按照本发明的第四方面，提供一种彩色成象设备，所述彩色成象设备包括：至少一个如第一方面所述的光学扫描装置；以及多个载象构件，在所述载象构件准备形成不同颜色的图象。

在本发明的该方面的一个推荐形式中，还包括一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的彩色信号转换成不同颜色的图象数据，并用于将图象数据分别施加在相应的光学扫描装置上。

按照本发明的第五方面，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；偏转装置，其用于偏转从所述光源装置发出的光束；以及一个光学扫描系统，其用于用被所述偏转装置偏转的光束扫描被扫描表面；其中所述光学扫描系统包括一个光学扫描元件，该光学扫描元件被布置成在被扫描表面上且相对于副扫描方向，使在垂直于所述偏转装置的转动轴线的平面上分别以一定的倾斜入射角γ和γ′(0≠γ＜γ′)入射的两个光束的成象位置彼此大致对准。

在本发明的该方面的一个推荐形式中，所述光学扫描元件具有一种光学功能，借助该光学功能，在被扫描表面上的有效扫描范围内，所述两个光束所冲击的位置沿副扫描方向的偏差量可保持在不大于10μm。

所述光学扫描元件可以设置成当所述光学扫描系统在副扫描方向上的聚焦长度(focus length)为fs时，在光束倾斜入射角不大于γ的整个区域上，在副扫描方向上的球面象差不大于0.05fs。

所述光学扫描元件可设置成相对于副扫描方向，由所述偏转装置偏转的光束的主光线经过一个非光轴的部分，并且所述光学扫描元件可以具有一个矢状非球面量改变表面(sagittal aspherical amountchanging surface)，在该表面中，矢状(sagittal)的非球形量沿所述光学扫描的主扫描方向改变。

所述光学扫描元件可以设置成相对于副扫描方向，由所述偏转装置反射地偏转的光束的主光线经过一个非光轴的部分，并且所述光学扫描元件可具有一个折射部分，该折射部分具有在副扫描方向上的非球形表面功能。

所述光学扫描元件可以具有一个或多个矢状曲率半径改变表面，在该表面中矢状曲率半径沿所述光学扫描元件的主扫描方向改变。

所述光学扫描系统可以由一个光学扫描元件构成。

所述光学扫描系统可以具有一个在副扫描方向上的折射率，该折射率等于或大致等于所述矢状非球面量改变表面的折射率。

当所述光学扫描系统在副扫描方向上的折射率为φ_so，所述矢状非球面量改变表面在副扫描方向上的折射率为φ_si时，可以满足0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so的关系。

所述光学扫描元件可以设置成在副扫描方向上，由所述偏转装置反射地偏转的光束的主光线经过一个非光轴的部分，而且通过所述扫描元件的多个表面的弯曲，在副扫描方向上的球面聚差可以在倾斜入射角不大于γ的整个区域上被修正。

光源装置可以发出两个或更多光束，并且在副扫描剖面内，至少一个光束的主光线经过相对于所述光学扫描元件的光轴的上侧，而另一光束的主光线经过相对于所述光学扫描元件的光轴的下侧。

所述偏转装置可以偏转多个光束，所述光学扫描系统可以包括多个光学扫描元件，用于在分别相应于各光束的多个被扫描的表面上使由所述偏转装置偏转的光束成象，并且所述偏转装置可以被多个光学扫描系统共用。

倾斜的入射角γ可以满足0°＜γ＜10°的关系。

在主扫描剖面内从所述偏转装置沿光轴至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为P1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描的表面的距离为P2，从所述偏转装置在轴线外至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为M1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为M2的情形中，可以满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

按照本发明的第六方面，提供一种成象设备，该成象设备包括：一个如第五方面所述的光学扫描装置；一个感光构件，该感光构件设置在如上所述的被扫描表面的一个位置上；一个显影装置，其用于将被所述光学扫描装置扫描的光束在所述感光构件上形成的静电潜象显影，形成一个墨粉图象；一个转印装置，其用于将被显影的墨粉图象转印到转印材料上；以及一个定影装置，其用于将被转印的墨粉图象固定在转印材料上。

按照本发明的第七方面，提供一种成象设备，该成象设备包括：一个如第五方面所述的光学扫描装置；以及一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的代码数据转换成图象信号，并且用于将图象信号施加在所述光学扫描装置上。

按照本发明的第八方面，提供一种彩色成象设备，该彩色成象设备包括：至少一个如第五方面所述的光学扫描装置；以及多个载象构件，每个载象构件设置在用所述光学扫描装置扫描的被扫描表面的一个位置上，以便在其上承载在其上形成的不同颜色的图象。

在本发明的该方面的一个推荐的形式中，还包括一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的彩色信号转换成不同颜色的图象数据，并用于将图象数据分别施加在相应的光学扫描装置上。

按照本发明的第九方面，提供一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：光源装置；偏转装置；以及光学扫描器；其中多个来自所述光源装置的光束被引至所述偏转装置，所述多个光束从所述偏转装置分别被引至由所述光学扫描器扫描的相应表面，以及其中所述光学扫描器包括一个具有变形表面的光学扫描元件，所述光学扫描元件在主扫描剖面内具有一个表面，该表面为非球形表面。

在本发明的该方面的一个推荐的形式中，在副扫描剖面中，多个光束倾斜地入射在所述偏转装置的一个偏转表面上。

所述光学扫描元件的至少一个表面可以具有相对于副扫描方向的非球形表面功能。

所述光学扫描元件可用于将所述多个光束从所述偏转装置分别引至被扫描的表面。

所述光学扫描元件在主扫描剖面中的一个非球形表面可以是设置在光线进入侧的表面。

所述光学扫描元件在主扫描剖面中的一个非球形表面的非球形表面形状可以没有曲率变化中的拐点。

所述光学扫描元件可以是通过塑料模制而制成的元件。

所述光源装置可以包括一个光束激光器。

在所述光学扫描元件在副扫描方向上的折射率为φ_so，所述光学扫描元件的光线射出表面在副扫描方向上的折射率为φ_si的情形中，可以满足0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so的关系。

在从所述偏转装置沿光轴至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为P1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为P2，从所述偏转装置在轴线外至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为M1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为M2的情形中，可以满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

在副扫描剖面内，所述光学扫描元件的光线进入表面可以具有平面形状。

按照本发明的第十方面，提供一种成象设备，该成象设备包括：一个如第九方面所述的光学扫描装置；一个感光构件，该感光构件设置在如前所述的被扫描表面的一个位置上；一个显影装置，其用于使所述光学扫描装置扫描的光束在所述感光构件上形成的静电潜象显影，以形成一个墨粉图象；一个转印装置，其用于将被显影的墨粉图象转印到转印材料上；以及一个定影装置，其用于将被转印的墨粉图象固定在转印材料上。

按照本发明的第十一方面，提供一种成象设备，该成象设备包括：一个如第九方面所述的光学扫描装置；以及一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的代码数据转换成图象数据，并用于将图象数据施加在所述光学扫描装置上。

按照本发明的第十二方面，提供一种彩色成象设备，该彩色成象设备包括：至少一个如第九方面所述的光学扫描装置；其中所述或每个光学扫描装置用于分别相关于相应于不同颜色的相应一个感光构件记录图象信息。

现在对照下述附图参阅对本发明推荐实施例的描述，可以进一步理解本发明的上述的和其它的目的、特征和优点。

附图说明

图1A是本发明第一实施例中的主扫描剖视图。

图1B是本发明第一实施例中的副扫描剖视图。

图2是本发明第一实施例中沿副扫描方向主要部分的示意图。

图3表示在本发明第一实施例中的矢状非球形量。

图4表示在本发明第一实施例中的矢状非球形量。

图5表示在本发明第一实施例中的矢状非球形量。

图6的示意图用于说明本发明第一实施例中表面的细部结构。

图7的示意图用于说明在本发明第一实施例中，表面的矢状非球形量的变化。

图8的示意图用于说明在本发明第一实施例中，表面的矢状非球形量的变化。

图9A和9B的曲线图分别用于说明在本发明第一实施例中的象差。

图10A和10B的曲线图分别用于说明在本发明第一实施例中的被照射位置和扫描线弯曲。

图11的示意图用于说明在本发明第一实施例中的子午形状。

图12A是本发明第二实施例中沿副扫描方向的主要部分的示意图。

图12B是本发明第二实施例中沿副扫描方向的主要部分的示意图。

图13表示在本发明第二实施例中的矢状非球形量。

图14表示在本发明第二实施例中的矢状非球形量。

图15表示在本发明第二实施例中的矢状非球形量。

图16A和16B的曲线图分别用于说明在本发明第一实施例中的被照射位置和扫描线弯曲。

图17A是本发明第三实施例中的主扫描剖视图。

图17B是本发明第三实施例中的副扫描剖视图。

图18是按照本发明的成象设备的主要部分的示意图。

图19是按照本发明的彩色成象设备的主要部分的示意图。

图20是传统的光学扫描装置的立体图。

图21A和21B的曲线图分别用于说明本发明第二实施例相关于一个比较实例的球面象差。

图22A和22B的曲线图分别用于说明本发明第二实施例的象差。

具体实施方式

现在对照附图描述本发明的推荐实施例。[实施例1]

图1A是按照本发明第一实施例的光学扫描装置的主要部分在主扫描方向上的剖视图(主扫描剖视图)。图1B是第一实施例的光学扫描装置的剖视图(分扫描剖视图)。

这里，术语“主扫描方向”是指垂直于偏转装置的转轴和光学扫描元件的光轴的方向(即，光束被偏转装置反射地偏转(反射地被扫描)的方向)。术语“副扫描方向”是指平行于偏转装置的转轴的方向。术语“主扫描剖面”是指含有光学扫描系统的光轴的平面。术语“副扫描剖面”是指垂直于主扫描剖面的剖面。

在图1A和1B中，附图标记1表示一个作为光源装置的半导体激光器。来自半导体激光器1的一个或多个发散光束由一个准直透镜2转变为平行光束或大致平行的光束(可以是收敛光束或发散光束)。其后，一个光阑3限制光束直径以提供一个需要的点直径。附图标记4表示只在分扫描方向上具有折射率的柱面透镜，其用于相邻于偏转装置5(下文将描述)的偏转表面5a，将光线成象为一个在平行于主扫描剖面的方向上延伸的直线图象。附图标记5表示上述偏转装置，该偏转装置包括一个例如具有4个面的多面镜(它也可具有多于4个表面)。多面镜5在箭头A的方向上恒速转动。

附图标记6表示一个光学扫描系统，该光学扫描系统包括一个具有f-θ特性的光学扫描元件(f-θ透镜)。它用于在感光鼓(感光构件)8的表面(作为被扫描表面)上使被偏转装置5反射式偏转的被偏转光束成象。它也用于修正偏转装置5的偏转表面5a的表面倾斜。在下文中，光学扫描系统6也被称为光学扫描元件。更具体来说，被偏转装置5的偏转表面5a反射地偏转的被偏转光束通过光学扫描系统6被引至感光鼓表面8。通过在箭头A的方向上转动多面镜5，感光鼓表面8在箭头B的方向上被光学扫描。以这种方式扫描线被限定在感光鼓表面上，从而进行图象记录。

如图1B所示，在第一实施例中，从光源装置1发出的光束从斜下方以相对于副扫描方向的角γ被投射到偏转表面5a上，光线在光学扫描元件6上入射，该光学扫描元件是一个由玻璃或合成树脂制成的元件。光学扫描元件6用于使被偏转的光束在被扫描表面8上成象为一个点。

下面的表格1表示在第一实施例中光学构件的光学配置。

表格1表面                间距          位置多面偏转表面        51.45mm       0.00mmF-θ透镜进入表面    17.90mm       51.45mmF-θ透镜射出表面    147.28mm      69.35mm被扫描表面                        216.63mm

下面的表格2表示在第一实施例中光学扫描元件6的进入表面和射出表面的形状。

表格2

光学扫描装置的结构
												f-θ系数、扫描宽度、视角			f-θ透镜6子午线形状			f-θ透镜6矢状形状			f-θ透镜6矢状非球形形状
f-θ系数	k(mm/rad)	150		进入表面6a	射出表面6b		进入表面6a	射出表面6b		进入表面6a	射出表面6b
												扫描宽度	W(mm)	214		光源侧	光源侧		光源侧	光源侧		左和右相同	左和右相同
最大视角	θ(deg)	40.87	R	4.27400E+00	-9.47135E+01	Ra	无穷的	-2.39398E+01	C1	0.00000E+00	0.00000E+00
												波长、折射率差			K	3.71366E+00	0.00000E+00	D2	0.00000E+00	6.66434E-0.5	C2	0.00000E+00	4.30290E-10
所使用的波长	λ(nm)	780	B4	-1.85091E-07	0.00000E+00	D4	0.00000E+00	-3.17434E-09	C3	0.00000E+00	-9.41947E-14
												f-θ透镜6折射率差	N1	1.5242	B6	3.44576E-11	0.00000E+00	D6	0.00000E+00	1.59261E-12
光学扫描系统的配置			B8	-6.82420E-15	0.00000E+00	D8	0.00000E+00	3.96966E-16
									多面偏转表面5a-透镜进入表面6a	d1(mm)	51.45	B10	7.10650E-19	0.00000E+00	D10	0.00000E+00	-1.69618E-19
透镜进入表面6a-透镜射出表面6b	d2(mm)	17.90		远离光源	远离光源		远离光源	远离光源
									透镜射出表面6b-被扫描表面7	d3(mm)	147.28	R	4.27400E+00	-9.47135E+01	Ra	infinita	-2.39398E+01
多面偏转表面5a-被扫描表面7	dtotal	216.63	K	3.71366E+00	0.00000E+00	D2	0.00000E+00	5.78933E-05
									入射角(入射光学系统)			B4	-1.85091E-07	0.00000E+00	D4	0.00000E+00	8.18004E-09
在主扫描方向上的入射角	α(deg)	90.00	B6	3.44576E-11	0.00000E+00	D6	0.00000E+00	3.52025E-12
									在副扫描方向上的入射角	γ(deg)	3.00	B8	-6.82420E-15	0.00000E+00	D8	0.00000E+00	9.96005E-16
			B10	7.10650E-19	0.00000E+00	D10	0.00000E+00	-8.18804E-20

在图2的副扫描剖视图中表示按照本发明的光学扫描装置的光学系统的光路。

如图1B和2所示，在第一实施例中，从光源装置1发出的光束从斜下方以相对于副扫描方向的角γ被投射到偏转表面5a上，光线在光学扫描元件6上入射，光学扫描元件是玻璃或合成树脂制成的一个元件。光学扫描元件6具有一个变形表面，用于将被偏转的光束在被扫描表面8上成象为一个点或基本为一个点。

图6表示在第一实施例中使用的光学扫描元件6的方案。

光学扫描元件6的光线进入表面6a和光线射出表面6b中的每一个的子午线形状被一个非球形表面限定，可由一个高达10阶的函数表示。例如，如图6所示，假定光学扫描元件6和光轴La的交点取为原点O1，光轴方向取为X轴线，在主扫描剖面(X-Y平面)内垂直于光轴的轴线取为Y轴线，垂直于X-Y平面的一个方向取为Z轴线。在这种情形中，在相应于主扫描方向(Y方向)的子午线方向中子午线Xa可被表达为下式： $\mathrm{Xa}=\frac{\frac{Y^2}{R}}{1+\sqrt{1-(1+K){\left(\frac{Y}{R}\right)}^2}}+B4\×Y^4+B6\×Y^6+B8\×Y^8+B10\×Y^{10}----\left(a\right)$

式中R为子午线的曲率半径，K，B4，B6，B8，B10，B12，B14和B16是非球面系数。

另外，在相应于副扫描方向的矢状方向(sagittal direction)上的矢状形状光学扫描系统可以由下式表达： $S=\frac{\frac{Z^2}{{\mathrm{Rs}}^{\′}}}{1+\sqrt{1-{(1-\frac{Z}{{\mathrm{Rs}}^{\′}})}^2}}----\left(b\right)$

式中S是在一个平面内限定的矢状形状，该平面含有一个在子午线方向上每个位置Y上的子午线的法线，并且该平面垂直于主扫描剖面(X-Y平面)。

这里，在与光轴La间隔一个距离Y的位置Y上在副扫描方向上，且在主扫描方向上的曲率半径(矢状曲率半径)Rs^*可以由下式表达：

Rs^*＝Rs×(1+D2×Y²+D4×Y⁴+D6×Y⁶+D8×Y⁸+D10×Y¹⁰)

式中Rs是在光轴La上的矢状曲率半径，D2，D4，D6，D8和D10为矢状变化系数。它是所述表面，其中下述值X作为矢状方向上的非球面分量加到上述等式(a)上：

X＝(C1+C2Y²+C3Y⁴)Z⁴

虽然在第一实施例中，表面形状是由上述各式限定的，但是，本发明并不局限于使用上述各式，而是可以使用任何可以描述在矢状方向上的非球面分量的其它方程式。

另外，在第一实施例中光学扫描元件6的每个表面并不提供在副扫描方向上的移动或倾斜。被引向被扫描表面8的端部的被偏转光束被多面镜5的偏转表面5a反射地偏转的位置5a1被设置在与光学扫描元件6的光轴La相同的高度上。

如表格2所示，光学扫描系统6的进入表面6a包括一个只在主扫描方向上具有折射率的柱面，其中子午线形状是非球形表面形状(非弓形形状)，而矢状形状是一个平面(直线)。光学扫描系统6的射出表面6b包括一个矢状曲率半径改变表面，其中子午线形状是弓形，而矢状形状为沿子午线方向，曲率半径当变得离开光轴时连续地变化。另外，射出表面是由一个矢状曲率半径改变表面限定的，其中它具有一个在光轴上的弓形形状，但在离开光轴的部分具有非球形表面形状(非弓形形状)，其中沿子午线方向，当变得离开光轴时非球形量改变。

另外，关于在主扫描剖面内光学扫描元件6的非球形表面的非球形形状，它是由一个没有曲率变化的拐点的表面限定的。

下面对照图2的第一实施例的光学扫描装置沿副扫描方向方向的示意图进行描述。

在第一实施例中，从光源装置1射出的光束Li在偏转装置5的偏转表面5a上以在副扫描方向上相对于主扫描剖面的角γ＝3(度)入射。另外，由偏转表面5a反射的被偏转光束Ld在副扫描方向上相对于主扫描剖面以角γ＝3(度)在光学扫描元件6上入射。因此，被偏转的光束Ld的主光线(点划线)到达并经过进入表面6a和射出表面6b的位置，宽阔远离矢状光轴(或子午线)La。在透镜表面上的经过位置和离开光轴La的距离Z_lens在子午线位置(Z_lens＝0)上方，这就意味着Z_lens＞＞0。

在第一实施例中，被偏转的光束Ld冲击在光学扫描元件6上的沿副扫描方向的位置Za的距离Z_lens为Z_lens＝2.73mm，而光线到达射出表面6b的位置Zb的距离Z_lens为Z_lens＝3.34mm。

穿过光学扫描元件6的被偏转光束Ld借助光学扫描元件6的光线收集功能在表面8上被成象为一个点。

如上所述，在被偏转的光束Ld的主光线经过一个离开子午线(或矢状光轴)La的位置的情形中，穿过光学扫描元件6的光束借助透镜的折射率(折射本领)被向下偏转。

在这种情形中，如果光学扫描系统6的结构设置不合适，光线在到达被扫描表面8之前与光轴La相交，因而在被扫描表面8上，它冲击在主扫描剖面下面的一个位置上。这里，在被偏转的光束Ld冲击在被扫描表面8上的沿副扫描方向的位置被称为“被照射位置Zo”，而与光轴La的距离被称为“Z_image”。

这里，被偏转的光束Ld冲击在光学扫描系统6的进入表面6a和射出表面6b上的沿副扫描方向的位置，在该位置上折射率(折射本领)受到影响而向下偏转被偏转的光束Ld，该位置不同于图象高度。因此，会引起下述问题：被照射位置Zo的距离Z_image不变为均匀，因而导致所谓的“扫描线弯曲”。

为了解决这个问题，在按照本发明第一实施例的光学扫描装置中，作为构成光学扫描系统的单一元件的光学扫描元件6的射出表面6b是由上述式(b)的矢状形状光学扫描系统和图6的数值限定的一个矢状非球形量改变表面形成的。这里，术语“矢状非球形改变表面”是指一个表面，在该表面中，矢状非球形量ΔXz随着变得离开透镜表面的光轴La而改变。

这里，术语“矢状非球形量ΔXz”是指如在图6中所示的量ΔXz，在不处于子午线上(不在矢状光轴上)的沿副扫描方向的一定位置Z_lens上，透镜表面从基础矢状曲率半径Rs^*位移。所述的“矢状非球形量ΔXz改变”的意思是，在沿副扫描方向的相同位置Z_lens(Z_lens≠0)上，矢状非球形量ΔXz随着沿子午线方向的位置Y改变。即，它意味着一种状态dΔXz/dY≠0。

图3表示在第一实施例中，光学扫描元件6的射出表面6b的矢状非球形量ΔXz的变化情形。图4表示沿子午线方向(Y值)，在离开矢状光轴一个距离Z处，矢状非球形量ΔXz的改变情形，即，在图7中的位置ZRa上的矢状非球形量ΔXz。图5表示在沿子午线方向离开射出表面6b的光轴La一个距离Y处，矢状非球形量ΔXz的变化情形，即，在图8中位置YRa上的矢状非球形量ΔXz。

在第一实施例中，射出表面6b在光轴La上的矢状形状被制成弓形，在沿子午线方向离开光轴La的一个部分中，矢状形状被制成非弓形(非球形)。另外，如图4所示，射出表面6b被限定成矢状非球形量改变表面，在子午线方向上，矢状非球形量ΔXz随着远离光轴La而逐渐增加，在这个过程中达到峰值后，逐渐减小。

另外，如图5所示，矢状非球形量增加成使其在射出表面6b离开光轴La的部分随着在副扫描方向上变得远离矢状光轴La而逐渐增加。这里，正号的意思是从基础弓形形状向着被扫描表面的位移。

矢状非球形量改变表面使得矢状非球形折射率(sagittal asphericalpower)随着在射出表面6a上沿子午线方向变得远离光轴La而逐渐从零减小，并且在射出表面6b离开光轴La的部分，矢状非球形折射率随着在副扫描方向上变得远离矢状光轴La而逐渐减小。

另外，被增加的矢状非球形折射率是一个很小的折射率，大约为基础弓形形状的1/100，矢状非球形表面只对修正扫描线弯曲有效，而对在副扫描方向上的场曲率(field curvature)而实质贡献。

图9A和9B表示在第一实施例中的象差。

在主扫描方向上的场曲率在±0.6mm的范围内。在副扫描方向上的场曲率在±0.3mm的范围内。因此，它们受到良好的修正。另外，畸变象差(f-θ特性)在±0.3％的范围内，图象高度偏差在±0.08mm的范围内，它们受到良好的修正。

因此，与根据基础弓形形状提供光线收集功能为基础的对在副扫描方向上的场曲率的修正分开，通过非球形效果可以对在被扫描表面上的被照射位置进行控制。由于其非球形表面作用，引向不同图象高度的被偏转光线的照射位置Z_oa可均匀地与在中央图象高度上的被照射位置Zo对准。即，在副扫描方向上的场曲率和扫描线弯曲可彼此独立地被修正。关于套准，更具体来说，它被完成，在副扫描方向上的位置偏差不大于10μm、最好不大于5μm。

图10A和10B表示与比较实例相比较，在按照本发明第一实施例中的被照射位置和扫描线弯曲。对比实例的光学扫描装置具有一个光学扫描系统而没有第一实施例的非球形表面效果。扫描线弯曲是在中央图象高度和其它图象高度之间由被照射位置偏差限定的。

如图10A和10B所示，在相应于光学扫描系统6的光轴的中央图象高度上的被照射位置。在第一实施例和对比实例中都是Z_image＝0.1819mm，该位置在矢状光轴上方。

与中央图象高度对比，在对比实例中，在端部图象高度上的被照射位置被向下位移，产生了11μm的扫描线弯曲。与其对照，在第一实施例中，在不同图象高度上的被照射位置是一致的，扫描线弯曲被修正至5.0μm的足够小的数量。

从上面的描述可以看出，通过在子午线方向上随着与光轴La变远来改变矢状非球形量ΔXz，可以使在每个图象高度上的被照射位置均匀一致，并可显著改善扫描线弯曲。

另外，在按照第一实施例的光学扫描装置中，由于在副扫描方向上，使在被扫描表面8上的被照射位置与位置Za或Zb相比较更靠近矢状光轴La(在位置Za或Zb上被偏转光束Ld到达进入表面6a或射出表面6b)，因而能够更为满意地修正扫描线弯曲。

下面描述构成第一实施例的光学扫描系统的单一的光学扫描元件6。进入表面6a是只在主扫描方向上具有折射率的柱面。射出表面6b是一个矢状曲率半径改变表面，其中子午线具有弓形形状，而矢状具有凸形形状，其中曲率半径的绝对值随着在子午线方向上变得远离光轴而逐渐增加。另外，在主扫描方向两侧，夹头光学扫描系统6的光轴，矢状曲率半径非对称地改变。如上所述，光学扫描系统6在副扫描方向上的总折射率(折射本领)集中于射出表面6b。

更具体来说，总折射率的90％或更多被集中。也就是说，在光学扫描系统6在副扫描方向上的折射率为φ_so，在副扫描方向上矢状非球形量改变表面的折射率为φ_si的情况下，所述结构布置成满足下式：

0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so

图11是第一实施例在主扫描方向上的主要部分的示意图。

图11所示的射出表面6b的子午线形状为下述的弓形：如果沿光学扫描系统6的光轴，从主扫描方向上被偏转光束被偏转表面5a偏转的位置至被偏转光束到达射出表面6b的位置的距离为P1，从被偏转光束到达射出表面6b的位置至它冲击在被扫描表面的位置的距离为P2，那么，关于被偏转光束被引至在被扫描表面8上的所有图象高度的光路，它们之间的比P2/P1变得大致恒定(P2/P1＝常数)，或者，它变成在一个一定的值的±10％的范围内。例如，关于被偏转光束引至图象高度的一个端部位置Ip来说，如果从被偏转光束Ld被偏转表面5a反射的位置至被偏转光束La到达射出表面6b的位置的距离为M1，从被偏转光束Ld到达射出表面6b的位置至它到达被扫描表面8的位置的距离为M2，那么，子午线形状被确定成使其间的比值M2/M1变成大致等于P2/P1(M2/M1≈P2/P1，更具体来说，在±10％的范围内)。也就是说，它被确定成满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

虽然在第一实施例中，光学扫描系统6在副扫描方向上的总折射率(折射本领)被集中于射出表面6b，但是，可以一致地完成下述两者：使在副扫描方向上的场曲率通过上述子午线形状变为均匀一致，以及使在副扫描方向上的侧向放大率(magnification)βs均匀在大致恒定的值上。光学扫描系统6的副扫描放大率在第一实施例中为βs＝-2.31X。

采用这种布置，即使由于制造误差或装配误差，光学扫描元件6被移动或倾斜，在副扫描方向上产生偏心率，也可以保持关于扫描线弯曲的设计(初始)性能。

也就是说，按照第一实施例的光学扫描装置，扫描线弯曲能够在被扫描表面8的整个图象高度上满意地被修改，另外，即使在副扫描方向上出现光学扫描构件6的任何偏心度，也能够恒定地保持优良的扫描线弯曲性能。因此，第一实施例提供了一种光学扫描装置，借助该光学扫描装置，扫描线弯曲可被稳定地修正，可恒定地得到高质量的图象。

第一实施例涉及一个实例，在该实例中，从光源装置1发出的光束以相对于主扫描剖面的倾斜的入射角γ投射到偏转装置上，并且被引至被扫描表面8的端部的被偏转光束，被多面镜5的偏转表面反射地偏转，使其与光学扫描系统6的光轴相同的水平进行。但是，本发明并不局限于这个实例。作为一种替代实例，被引至所有图象高度的被偏转光束被偏转表面5a反射地偏转的位置可被限定在光轴的上方。在这种情形中仍能够很好地取得有利的效果。

另外，虽然在第一实施例所涉及的光学扫描装置中只光学扫描一根光束，但是，本发明并不局限于此。在多光束型光学扫描装置中，2，3，4或更多根光束同时光学扫描，基本上也可取得相同的有利效果。

另外，虽然在第一实施例所涉及的实例中，光学扫描系统只设有一个光学扫描元件，但是，本发明并不局限于此。光学扫描系统可以包括多个光学部件如光学扫描元件或成象镜。这样的光学扫描元件的至少一个表面可以制成矢状非球形量改变表面，从而可满意地修正扫描线弯曲。

应当注意的是，在第一实施例中，光学扫描元件的进入表面和/或射出表面可形成折射装置以形成上述类似的非球形表面功能。[实施例2]

图12A和12B分别是沿着按照本发明第二实施例的光学扫描装置的副扫描剖面的示意图。

第二实施例与第一实施例的区别在于，光学扫描元件6的射出表面6b的矢状球形量被改变。

下面的表格3表示第二实施例中的光学扫描元件6的进入表面6a和射出表面6b的形状。

表格3

光学扫描装置的结构
												f-θ系数、扫描宽度、视角			f-θ透镜6子午线形状			f-θ透镜6矢状形状			f-θ透镜6矢状非球形形状
f-θ系数	k(mm/rad)	150		进入表面6a	射出表面6b		进入表面6a	射出表面6b		进入表面6a	射出表面6b
												扫描宽度	W(mm)	214		光源侧	光源侧		光源侧	光源侧		左和右相同	左和右相同
最大视角	θ(deg)	40.87	R	4.27400E+00	-9.47135E+01	Ra	无穷的	-2.39398E+01	C1	0.00000E+00	8.56130E-06
												波长、折射率			K	3.71366E+00	0.00000E+00	D2	0.00000E+00	6.66434E-0.5	C2	0.00000E+00	-1.07739E-09
使用的波长	λ(nm)	780	B4	-1.85091E-07	0.00000E+00	D4	0.00000E+00	-3.17434E-09	C3	0.00000E+00	0.00000E+00
												f-θ透镜6折射率	N1	1.5242	B6	3.44576E-11	0.00000E+00	D6	0.00000E+00	1.59261E-12
光学扫描系统的配置			B8	-6.82420E-15	0.00000E+00	D8	0.00000E+00	3.96966E-16
									多面偏转表面5a-透镜进入表面6a	d1(mm)	51.45	B10	7.10650E-19	0.00000E+00	D10	0.00000E+00	-1.69618E-19
透镜进入表面6a-透镜射出表面6b	d2(mm)	17.90		远离光源	远离光源		远离光源	远离光源
									透镜射出表面6b-被扫描表面7	d3(mm)	147.28	R	4.27400E+00	-9.47135E+01	Ra	infinita	-2.33532E+01
多面偏转表面5a-被扫描表面7	d total	216.63	K	3.71366E+00	0.00000E+00	D2	0.00000E+00	5.94333E-05
									入射角(入射先学系统)			B4	-1.85091E-07	0.00000E+00	D4	0.00000E+00	835960E-09
在主扫描方向上的入射角	α(deg)	90.00	B6	3.44576E-11	0.00000E+00	D6	0.00000E+00	-3.37599E-12
									在副扫描方向上的入射角	γ(deg)	3.00	B8	-6.82420E-15	0.00000E+00	D8	0.00000E+00	7.98617E-16
			B10	7.10650E-19	0.00000E+00	D10	0.00000E+00	-3.20990E-20

下面描述图12A所示的沿着副扫描方向第二实施的光学扫描装置的示意图。

在第二实施例中，从光源装置1射出的光束在副扫描方向上相对于主扫描剖面以一个角γ＝3(度)在偏转装置5的偏转表面5a上入射。被偏转表面5a偏转的被偏转光束Ld1也在副扫描方向上相对于主扫描剖面以一个角γ＝3(度)在光学扫描元件6上入射。因此，被偏转光束Ld1的主光线(点划线)到达和经过进入表面6a和射出表面6b的位置与矢状光轴(或子午线)La宽阔离开。在透镜表面上的经过位置Za和Zb，以及离开光轴La的距离Z_lens在子午线位置(Z_lens＝0)上方，这就是说，Z_lens＞＞0。

在第二实施例中，被偏转光束La1冲击在光学扫描元件6的进入表面6a上的沿副扫描方向的位置Za的距离Z_lens为Z_lens＝2.73mm，而光线到达射出表面6b的位置的距离Z_lens为Z_lens＝3.34mm。

另外，关于以角γ＝1.5(度)倾斜入射的光束Li2，光束冲击在光学扫描元件6的进入表面6a上的位置Zc的距离Z_lens为Z_lens＝1.36mm，而光线到达射出表面6b的位置Zd的距离Z_lens为Z_lens＝1.67mm。

穿过光学扫描元件6的被偏转光束Ld(Ld1或Ld2)借助光学扫描元件6的光线收集功能作为一点在被扫描表面8上成象。在第二实施例中，被偏转光束Ld1和Ld2都在主扫描剖面上(在光学扫描元件6的光轴La上)到达被扫描表面8。为了保证如上所述的具有不同倾斜入射角的光束到达被扫描表面8上的相同位置(在光轴上)，在副扫描方向上的球面象差可以在含有被偏转光束Ld1和Ld2的范围(图12B中的影线区)内被很好修正。

这里，被偏转光束Ld冲击在被扫描表面8上的沿副扫描方向的位置将被称为“被照射位置Zo”，而离开光轴La的距离将被称为“Z_image”。

冲击在光学扫描系统6的进入表面6a和射出表面6b上的被偏转光束沿副扫描方向的位置，以及向下偏转被偏转光束的折射率(折射本领)随着成象高度而不同。因此，可引起被照射位置Zo的距离Z_image不变得均匀一致，从而导致所谓的“扫描线弯曲”的问题。

为了解决这个问题，在按照第二实施例的光学扫描装置中，作为构成光学扫描系统的单一元件的光学扫描元件6的射出表面6b是由前述等式(b)和图13的数值的矢状形状光学扫描系统所限定的矢状非球形量改变表面形成的。这里，术语“矢状非球形量改变表面”是指一个表面，在该表面中，沿透镜表面的子午线方向，矢状非球形量ΔXz随着离开透镜表面的光轴La而改变。

这里，术语“矢状非球形量ΔXz”是指如图6中所示的量ΔXz，通过该量，在除了在子午线上(除了在矢状光轴上)的沿副扫描方向的一定位置Z_lens(Z_lens≠0mm)上，透镜表面从基础矢状曲率半径Rs^*位移。所述“矢状非球形量ΔXz改变”的意思是，在副扫描方向上的相同位置Z_lens(Z_lens≠0mm)上的矢状非球形量ΔXz随着在子午线方向上的位置Y而改变，即，意味着状态dΔXz/dY≠0。

图13表示在第二实施例中，光学扫描元件6的射出表面6b的矢状非球形量ΔXz的变化情形。图14表示沿子午线方向(Y值)，在离开矢状光轴一个距离Z处矢状非球形量ΔXz改变的情形，也就是说，表示在图7中在位置ZRa上的矢状非球形量ΔXz。图15表示在沿子午线方向离开射出表面6b一个距离Y处矢状非球形量ΔXz在副扫描方向上(Z方向上)的改变情形，即，表示在图8中位置YRa上的矢状非球形量ΔXz。

在第二实施例中，全部使射出表面6b的矢状形状呈非弓形(非球形)。另外，如图14所示，射出表面6b被限定为下述的矢状非球形量改变表面：在子午线方向上，矢状非球形量随着变得远离光轴而逐渐减小。另外，如图15所示，矢状非球形量随着在副扫描方向上变得远离矢状光轴而逐渐增加。这里，正号的意思是从基础弓形形状向着被扫描表面位移。

矢状非球形量改变表面为随着在子午线方向上在射出表面6b上变得远离光轴La，矢状非球形折射率(power)从零减小，而且在离开光轴La的射出表面6b的部分中，矢状非球形折射率随着在副扫描方向上变得远离矢状光轴而逐渐减小。

另外，所增加的矢状非球形折射率是一个很小的折射率，为基础弓形的1/100，而且矢状非球形表面只对修正扫描线弯曲有效，对在副扫描方向上的场曲率无显著供献。

图21A和21B表示在第二实施例中，在扫描中央图象高度和扫描端部图象高度上，在副扫描方向上的球面象差。虽然实际光束在图12A所示的一个窄的范围内，但是，使用了由图12B中影线所示的范围，以便评估对第二实施例中所使用的透镜的球面象差。关于对比实例，使用了一个在矢状方向上没有非球形表面的透镜。纵坐标轴线代表光线穿过光学扫描元件6的进入表面6a的在副扫描方向上的位置。如这些曲线图所示，在包括被偏转光束Ld1和Ld2的整个区域中，在副扫描方向上的球面象差得到满意的修正。

更具体来说，在光学扫描系统在副扫描方向上的聚焦长度(focusleugth)为fs的情形中，光学扫描元件6被布置成在光束入射角不大于γ的整个区域中，在副扫描方向上的球面象差被保持得不大于0.05fs。

由于上述的球面象差修正，在球面象差已被修正的区域上倾斜入射的光束能够可靠地在光学扫描元件6的光轴上成象。这就提供了下述两个有利的效果。

首先，即使例如由于光源或准直透镜的配置误差使倾斜入射角偏移，光线也能够可靠地在感光鼓的相同的被照射位置上成象，因此，可以简化被照射位置在副扫描方向上的调节。另外，即使由于装置的任何振动，倾斜入射角γ浮动，这也不会引起节距不规则性(pitchirregularity)，因而能够保证稳定的图象质量。

当光学扫描元件在不同的成象设备中使用时可以取得第二个优点。更具体来说，如果在光学扫描元件后的镜放置被改变，同时由于在主组件或类似装置中的任何空间限制改变了倾斜入射角γ，那么，在那里就可以使用相同的光学扫描元件。在传统的倾斜入射光学系统中，一个光学扫描元件偏心地布置以便修正扫描线弯曲。虽然这种布置与倾斜入射角γ的情形相关能够修正扫描线弯曲，但是，它并不满足不同的倾斜入射角γ′。因此，如果倾斜入射角不同，光学扫描元件必须针对上述角重新设计。

与此对比，在本发明的这个实施例中，当在副扫描方向上的球面象差在一个实际使用中预期的范围内被修正时，可以提供一个光学扫描元件，该光学扫描元件可满足任何在该范围内的倾斜入射角γ。

另外，为了修正球面象差，可以使用一个具有非球形表面效果的折射光学元件来替代第二实施例中的矢状非球形表面。作为另一种替代，球形象差可以通过多个表面的弯曲来修正。

图22A和22B表示在第二实施例中的象差(倾斜入射角3°)。

在主扫描方向上的场曲率在±0.6mm的范围内，在副扫描方向上的场曲率在±0.3mm的范围内。因此，它们被很好地修正。另外，畸变象差(f-θ特性)在±0.3％的范围内，图象高度偏差在±0.08mm的范围内，它们被很好地修正。

因此，与根据基础弓形形状提供的光线收集功能对副扫描方向上的场曲率的修正分开，能够通过其非球形效果来控制在被扫描表面上的被照射位置。由于其非球形表面效果，被引至不同图象高度的被偏转光线的被照射位置Z_oa可被均匀一致地与在中央图象高度上的被照射位置Zo对准。也就是说，在副扫描方向上的场曲率和扫描线弯曲能够彼此无关地被修正。更具体来说，对准是通过在副扫描方向上的不大于10μm、最好不大于5μm的位置偏差来实现的。

图16A和16B表示与对比实例比较，在按照第二实施例的光学扫描装置中(倾斜入射角3°和1.5°)的被照射位置和扫描线弯曲。对比实例的光学扫描装置具有一个光学扫描系统，该光学扫描系统没有第二实施例的非球形表面效果。扫描线弯曲是在由在中央图象高度和其它图象高度之间被照射位置的偏差所限定的。

如图16A和16B所示，在相应于光学扫描系统6的光轴上的中央图象高度上的被照射位置在第二实施例中为Z_image＝0mm，而在没有矢状非球形表面的对比实例中Z_image＝-0.0997mm。

与中央图象高度对照，在对比实例中，在端部图象高度上的被照射位置被向下位移，产生11μm的扫描线弯曲。与此对比，在第二实施例中，使在不同图象高度上的被照射位置均匀一致，并使扫描线弯曲，在倾斜入射角为3°的情形中，被修正至4.7μm的足够小的量，在倾斜入射角为1.5°的情形中，被修正至2.3μm。

从上面的描述可以看出，通过使矢状非球形量ΔXz随着在子午线方向上变得远离光轴La而改变，能够使在每个图象高度上的被照射位置均匀一致，并能够显著改善扫描线弯曲。

另外，在按照第二实施例的光学扫描装置中，由于使在被扫描表面8上的被照射位置，与在被偏转光束Ld到达光学扫描系统6的进入表面6a或射出表面6b的在副扫描方向上的位置相比较，更靠近矢状光轴La，因而扫描线弯曲能够得到更令人满意的修正。

下面描述构成第二实施例的光学扫描系统的光学扫描元件6。进入表面6a是一个只在主扫描方向上具有折射率(power)的柱面。射出表面6b是一个矢状曲率半径改变表面，其中子午线具有弓形形状，而矢状呈凸形，其中曲率半径的绝对值随着在子午线方向上变得远离光轴而逐渐增加。另外，在夹着光学扫描系统6的光轴的主扫描方向的左、右两侧，矢状曲率半径非对称地变化。如上所述，光学扫描系统6在副扫描方向上的总折射率(折射本领)集中于射出表面6b。

更具体来说，总折射率的90％或更多被理想地集中。也就是说，在光学扫描系统6在副扫描方向上的折射率为φ_so，矢状非球形量改变表面在副扫描方向上的折射率为φ_si的情形中，结构被布置成满足于下式：

0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so

图11是第二实施例沿主扫描方向的主要部分的示意图。

图11中所示的射出表面6b的子午线形状呈下述弓形：如果沿光学扫描系统6的光轴，从被偏转光束被偏转表面5a偏转的在主扫描方向上的位置至被偏转光束到达射出表面6b的位置的距离为P1，以及从被偏转光束到达射出表面6b的位置至它冲击在被扫描表面8上的位置的距离为P2，对于被引至在被扫描表面8上的所有的图象高度来说，它们之间的比值 变得大致恒定不变(P2/P1＝常数)，或者，它变为在一个一定值的±10％的范围内。例如，对于被引至图象高度的一个端部Ip的被偏转光束的光路的情形来说，如果从被偏转光束被偏转表面5a偏转的位置至被偏转光束Ld到达射出表面6b的位置的距离为M1，从被偏转光束Ld到达射出表面6b的位置至它到达被扫描表面8的位置的距离为M2，那么，子午线形状被确定成使它们之间的比值 变得大致等于P2/P1(M2/M1≈P2/P1，更具体来说，在±10％的范围内)。也就是说，它被确定成满足： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

虽然在第二实施例中，光学扫描系统6在副扫描方向上的总折射率(折射本领)集中于射出表面6b，但是，使在副扫描方向上的场曲率通过上述子午线形状均匀一致，以及使在副扫描方向上的侧向放大率(副扫描放大率)βs均匀一致为大致恒定的值，这两者能够一贯地被实现。在第二实施例中光学扫描系统6的副扫描放大率为βs＝-2.31X。

采用上述布置，即使例如由于制造误差或装配误差，光学扫描元件6在副扫描方向上移动或倾斜，产生在副扫描方向上的偏心度，也能够维持关于扫描线弯曲的设计(初始)性能。

也就是说，按照第二实施例的光学扫描装置，扫描线弯曲可以在被扫描表面8的全部图象高度上得到令人满意的修正，另外，即使出现光学扫描系统6在副扫描方向上的任何偏心度，也能够恒定地保持优良的扫描线弯曲性能。因此，第二实施例可提供一种光学扫描装置，借助该光学扫描装置，扫描线弯曲可稳定地被修正，并可以恒定地得到高质量的图象。

第二实施例涉及一个实例，在该实例中，从光源装置1射出的光束相对于主扫描剖面以倾斜入射角γ投射在偏转装置上，被引至被扫描表面8的一个端部的被偏转光束被多面镜5的偏转表面5a反射地偏转的位置在与光学扫描系统6的光轴相同的水平上.但是，本发明并不局限于这个实例。作为一个替代实例，被引至所有的图象高度的被偏转光束被偏转表面5a偏转的位置可被限定在光轴的上方。在该情形中仍可很好地取得本发明的有利效果。

另外，虽然第二实施例所涉及的光学扫描装置中光学扫描一根光束，但是，本发明并不局限于此。在同时光学扫描2，3，4或更多光束的多光束型光学扫描装置中可取得基本相同的有利效果。

另外，虽然在第二实施例所涉及的实例中，光学扫描系统是由一个光学扫描元件形成的，但是，本发明并不局限于此。光学扫描系统可以包括多个光学部件如光学扫描元件或成象镜。在这种光学扫描元件的至少一个表面可被制成一个矢状非球形量改变表面，从而可以令人满意地修正扫描线弯曲。

应当注意的是，在第二实施例中，光学扫描元件的进入表面和/或射出表面可以形成有折射装置以提供与上述类似的非球形表面功能。

第二实施例涉及只有一个矢状非球形量改变表面的光学扫描装置，其中，只是光学扫描元件6的射出表面6b被形成为一个矢状非球形量改变表面。但是，本发明并不局限于此。采用具有多个矢状非球形量改变表面的光学扫描装置也可在取得与第二实施例相同的有利效果，在这种光学扫描装置中，光学扫描系统6的进入表面6a也可以形成为一个矢状非球形量改变表面，由两个表面共用非球形量。

另外，虽然在第二实施例中，光学扫描系统6的射出表面6b的子午线形状呈弓形，但是，本发明并不局限于此。如果使用一种非弓形形状(非球形形状)，那么，在主扫描方向上的象差也可以很好地被修正，因此，在该情形中也可取得基本相同或更好的效果。

另外，虽然第二实施例使用矢状非球形表面的两个系数Z⁴和Z⁴Y²，但是，本发明并不局限于此。为了表达矢状非球形表面，也可以使用一个多项式，其中关于“Z⁴”的“Y”的阶数增加，例如Z⁴Y⁴，Z⁴Y⁶，Z²Y⁸等，或者也可以使用一个多项式，其中关于“Y”的每个阶的“Z”的阶数除了上述的以外还被增加，例如Z⁶，Z⁶Y²，Z⁶Y⁴，Z⁶Y⁶，Z⁶Y⁸等，以及Z⁸，Z⁸Y²，Z⁸Y⁴，Z⁸Y⁶，Z⁸Y⁸等。在该情形中，本发明的有利效果可被进一步提高。[实施例3]

图17A是按照本发明第三实施例的光学扫描装置的主扫描剖视图，图17B是其副扫描剖视图。

第三实施例包括两个按照第一或第二实施例的光学扫描装置，但是，它们共用一个偏转装置。更具体来说，第三实施例涉及一种用于彩色成象设备的光学扫描装置，其中两个光束被输入每个光学扫描系统6，因此，四个光束被同时投射在一个偏转装置5上，从而4个光束被一个偏转装置5偏转，从而分别光学扫描相应于4个光束的感光鼓8a-8d。

在图17A和17B中，附图标记1表示光源装置，它包括4个半导体激光器1a，1b，1c和1d，每个半导体激光器适于发出一个光束。从4个半导体激光器1a-1d发出的四个发散的光束中的每一光束由准直透镜(第一光学元件)2a，2b，2c和2d中的有关的一个转变为一个大致平行的光束(它可以是一个收敛的光束或一个发散的光束)。其后，孔或光阑3a，3b，3c和3d用于限制相应光束的光束宽度。在这些光束中，穿过光阑3a和3b的两个大致平行光束借助第一柱面透镜(第二光学元件)成象为一个沿主扫描剖面延伸的直线图象，所述第一柱面透镜相邻于偏转装置5(下文描述)的偏转表面5a，只在主扫描方向上具有折射率(power)。另外，穿过光阑3c和3d的两个大致平行光束借助第二柱面透镜4b成象为一个沿主扫描剖面延伸的直线图象，上述第二柱面透镜相邻于偏转装置5(下文描述)的偏转表面5b，只在副扫描方向上具有折射率。

附图标记5表示偏转装置，它包括一个多面镜(旋转多面镜)，该多面镜具有一个例如四表面结构。借助驱动装置(未画出)如电机使其在箭头A的方向上以恒定速度转动。

附图标记61表示第一光学扫描系统，它由一个光学扫描元件(f-θ透镜)构成，所述光学扫描元件借助塑料模制形成，具有f-θ特性、附图标记62表示第二光学扫描系统，它由一个光学扫描元件(f-θ透镜)构成，上述光学扫描构件借助塑料模制形成，具有f-θ特性。每个光学扫描元件用于使两个分别被偏转装置5反射地偏转的被偏转光束BMa和BMb(BMc和BMd)在作为被扫描表面的感光鼓表面8a和8b(8c和8d)上成象。另外，它们也用于修正偏转装置5的偏转表面5a(5b)的表面倾斜。这里，分别被偏转装置5的偏转表面5a和5b偏转的4个被偏转光束BMa-BMd通过第一光学扫描系统61或第二光学扫描系统62偏转向分别相应于4个光束的4个感光鼓8a，8b，8c和8d(蓝色、品红、黄色和黑色)。通过在箭头A的方向上转动偏转装置5，感光鼓8a-8d在箭头B的方向上被光学扫描。按照这种方式，在4个感光鼓8a-8d中的每一个上限定一条扫描线，从而进行图象记录。

每个光学扫描系统61(62)为两个光束BMa和BMb(BMc和BMd)共用一个共用的光学扫描元件，借此在4个感光鼓表面8a-8d上限定一条扫描线，从而进行图象记录。

在下文中为了简单起见，光学扫描系统61和62将被称为一个光学扫描系统6，准直透镜2a，2b，2c和2d将被称为一个准直透镜2。另外，孔式光阑3a，3b，3c和3d也将被称为一个孔式光阑3，柱面透镜4a和4b将被称为一个柱面透镜4。被扫描表面8a，8b，8c和8d也将被称为一个被扫描表面8。

第三实施例涉及一个实例，其中本发明用于一个彩色成象设备，该彩色成象设备具有4个分别相应于蓝色、品红、黄色和黑色的感光鼓。4种颜色重叠形成一个彩色图象，如果在相应于上述颜色的打印位置上出现偏差，由此导致颜色误对准，将引起图象质量变劣。因此，必须保证相应于各种颜色的扫描线的打印位置的对准。

第三实施例涉及一种光学扫描装置，该光学扫描装置使用两个光学扫描系统61和62相对于一个多面镜同时光学扫描4个光束，如图17B所示。更具体来说，分别在矢状光轴上方的一个部分中在光学扫描系统61和62上入射的被偏转光束BMa和BMb借助分别在靠近光学扫描构件61或62的一个位置上的第一和第二返回镜(returningmirrors)7a和7d向下返回，其后，光束分别被第三和第四返回镜7c和7f分别向着感光鼓表面8a和8c反射。另一方面，在矢状光轴下面的一个部分中入射在光学扫描元件61和62上的被偏转光束BMb和BMd分别被分别在一个离开光学扫描元件61和62的位置上的第五和第六返回镜7b和73向着感光鼓表面8b和8d反射。

如上所述，返回镜关于多面镜的转动轴线大致线性对称地设置，因而提供了一种结构简单紧凑的光学扫描装置。

一般来说，象在第三实施例中那样，在返回镜关于多面镜5的转动轴线线性对称地设置的情形中，存在下述可能性：光学扫描感光鼓表面的扫描线方向弯曲被逆反，如果使用具有大的扫描线弯曲的光学扫描装置，那么，颜色误对准的问题变得十分显著。另外，如果返回镜的配置与这个实施例逆反，使在矢状光轴下面的一个位置上，在第二扫描系统62上入射的一个被偏转光束借助偶数的返回镜被引至感光鼓表面8，而在矢状光轴上方入射的一个被偏转光束借助奇数的返回镜被引至感光鼓表面8，那么，能够使扫描线弯曲方向本身一致。但是，光路的延伸变得很复杂，而且会导致光学扫描装置笨大，或导致返回镜数目增加，从而使结构变得很复杂。

考虑到这一点，在第三实施例中，第一和第二光学扫描系统61和62中的每一个的射出表面6b的矢状形状被形成为非弓形(非球形)。另外，它采用一种非球形量改变表面，矢状非球形量沿着子午线方向，随着变得远离射出表面6b的光轴La而变化，从而将扫描线弯曲抑制在很小的水平上。采用这种布置，第三实施例可保证形成一种光学扫描装置，借助这种光学扫描装置，即使其中应用了扫描线弯曲方向被逆反的光路布置(或返回镜配置)，也能够稳定地产生高质量的彩色图象，不致发生颜色误对准的问题。

应当注意的是，在第三实施例中，光学扫描系统的进入表面和/或射出表面可以形成有折射装置以产生与上述类似的非球形表面功能。

虽然在第三实施例中，构成光学扫描系统的光学扫描元件的数目为1，但是，本发明并不局限于此。也可以采用多个光学元件，充分实现本发明的有利效果。当然，只在副扫描方向上具有折射率的一个光学扫描元件也可以形成有一个矢状非球形量改变表面。

另外，在第三实施例中，只有一个光束沿着分别相应于不同颜色的感光鼓表面中的有关的一个光学扫描，本发明并不局限于此。作为一个实例，8个光束可以同时由多面镜反射地偏转，而另一方面，4个光束被投射到两个光学扫描系统中的每一个上，从而两个光束被引至每个感光鼓表面以便进行光学扫描。使用这种结构的光学扫描装置可以得到与本发明基本相同的有利效果。[成象设备]

图18是按照本发明一个实施例的成象设备在副扫描方向上的主要部分的剖视图。在图18中，附图标记104代表成象设备。在成象设备104中，代码数据Dc是从外部设备117如个人计算机输入其中的。代码数据Dc被设备中的打印机控制器111转换成图象数据(点数据)Di。然后，图象数据Di被施加在一个光学扫描组件100上，该光学扫描组件具有针对本发明第一或第二实施例所描述的结构。光学扫描组件100产生一个按照图象数据Di调制的光束103，该光束103在主扫描方向上光学扫描一个感光鼓100的一个感光表面。

作为静电潜象承载构件(感光构件)的感光鼓101被电机115顺时针方向转动。由于这种转动，感光鼓101的感光表面在垂直于主扫描方向的副扫描方向上相对于光束103移动。在感光鼓101上方设有一个充电辊102，该充电辊与鼓表面接触，以便使感光鼓101的表面均匀充电。由光学扫描组件100扫描的光束103投射在由充电辊102充电的感光鼓101的表面上。

如前所述，光束103按照图象数据Di被调制，通过光束103的照射，在感光鼓101的表面上形成静电潜象。然后，这样形成的静电潜象借助一个显影装置107显影成墨粉图象，所述显影装置相对于感光鼓101的转向来说设置在光束照射位置的下游，并设置成与感光鼓接触。

由显影装置107显影的墨粉图象借助一个转印辊108转印到一纸张(转印材料)112上，上述转印辊设置在感光鼓101下面，并放置成与感光鼓相对。纸张112容纳在感光鼓101前面(图18中的右侧)的纸张卡盒109内，但是，纸张也可以手动供应。在纸张卡盒109的一端设有供纸辊110，以便将卡盒109中的纸张112送入输送路径。

然后，具有转印到其上的未固定的墨粉图象的纸张112被输送到感光鼓101后面(图18中的左侧)的一个定影装置。该定影装置包括一个定影辊113和一个压力辊114，所述定影辊内装有未画出的定影加热器，所述压力辊设置成与定影辊113压力接触。从转印工位输送的纸张112在定影辊113和压力辊114之间的咬合部位被加压及加热，从而使纸张112上未固定的墨粉图象固定在其上。在定影辊113后面设有出纸辊116，出纸辊用于将图象已固定的纸张112排出成象设备。

虽然在图18中没有画出，打印机控制器111不仅具有如上所述的数据转换功能，而且也具有控制功能，用于控制构件如成象设备内的电机115和光学扫描组件内的多面镜或类似装置，这将在下文中描述。[彩色成象设备]

图19是按照本发明一实施例的彩色成象设备的主要部分的示意图。该实施例涉及串列式彩色成象设备，其中4个光学扫描装置设置成一个阵列，以便分别在彼此平行的感光鼓(图象承载构件)上记录图象信息。在图19中，附图标记60表示彩色成象设备。附图标记11，12，13和14表示光学扫描装置，所述光学扫描装置具有如针对本发明第一或第二实施例所描述的结构。附图标记21，22，23和24表示感光鼓或载象构件，附图标记31，32，33和34表示显影装置。附图标记51表示输送带。

在图19中，彩色成象设备从外部设备52如个人计算机或类似装置接收R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的输入的彩色信号。这些彩色信号被成象设备内的打印机控制器53转换成C(蓝色)、M(品红)、Y(黄色)和B(黑色)的图象数据(点数据)。然后，这些图象数据分别送入光学扫描装置11，12，13和14。然后，光学扫描装置产生分别按照图象数据调制的光束41，42，43和44，从而使感光鼓21，22，23和24的感光表面在主扫描方向上被这些光束光学扫描。

该实施例的彩色成象设备具有4个光学扫描装置11-14，以便进行在彼此平行的感光鼓21，22，23和24的表面上、按照C(蓝色)、M(品红)、Y(黄色)和B(黑色)的4种颜色的图象信息记录。因此，能够以高速打印彩色图象。

如上所述，该实施例的彩色成象设备包括4个光学扫描装置11-14，以便借助以各自的图象数据为基础的光束分别在有关的感光鼓21-24的表面上产生相应颜色的潜象。此后，这些图象重叠地转印到记录材料上，从而产生单一的全色图象。

关于外部设备52，例如，可以使用一个具有CCD传感器的彩色图象记录设备。在这种情形中，彩色图象记录设备和彩色成象设备组合可构成一台彩色数字式复印机。

按照本发明的前述各实施例，构成光学扫描系统的光学扫描元件的至少一个表面形成有一个矢状非球形量改变表面，在该表面上矢状非球形量沿子午线方向改变。这可保证在具有它的光学扫描装置和成象设备中，扫描线弯曲可被显著减小。

另外，当准备将如上所述的多个光学扫描装置装入一个彩色成象设备中时，通过改善光路布置或返回镜配置的范围(latitude)，可以提供一种彩色成象设备，该彩色成象设备具有数目减少的返回镜或具有简单紧凑的结构。

本发明可提供一种光学扫描装置或使用这种光学扫描装置的成象设备，在其结构中，如前所述，在光学扫描系统中，光线倾斜入射在一个垂直于偏转装置的转动轴线的平面上，通过在一定的在副扫描方向上的区域内修正在副扫描方向上的球面象差，不管倾斜入射角如何，只要它在球面象差被修正的区域内，光线都能够可靠地在光学扫描装置的光轴上成象，而且通过在沿主扫描方向有效扫描范围内在副扫描方向上对球面象差的修正，可以减小扫描线弯曲。

另外，本发明可提供一种结构简单的光学扫描装置和使用这种光学扫描装置的成象设备，从而在不同的成象设备之间可互换地使用光学扫描元件。

本发明可提供一种结构简单的光学扫描装置和使用这种光学扫描装置的成象设备，其中光学扫描系统只由一个光学扫描元件形成，所述光学扫描元件具有一个变形表面(anamorphic surface)，而且光学扫描元件的一个表面在主扫描剖面上由一个非球形表面形成，从而能够减小扫描线弯曲。

虽然已经针对本说明书公开的结构对本发明进行了描述，但是，本发明并不限于所述细节，本申请是想覆盖以改进为目的或在权利要求书范围内的各种修改和变化。

Claims (47)

1.一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：

光源装置；

偏转装置，其用于偏转从所述光源装置发出的光束；以及

一个光学扫描系统，其用于用被所述偏转装置偏转的光束扫描被扫描表面；

其中所述光学扫描系统包括一个光学扫描元件，该光学扫描元件被设置成使被偏转光束的主光线相对于副扫描方向通过一个除光轴外的部分，

其中所述光学扫描元件具有一个矢状非球形量改变表面，在该表面上矢状非球形量沿所述光学扫描元件的主扫描方向改变，以及

其中在整个被扫描表面上，使被偏转光束所冲击的沿副扫描方向的位置一致。

2.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描系统被布置成在被扫描表面上的有效扫描范围内，使被偏转光束所冲击的沿副扫描方向的位置的偏差量保持在不大于10μm。

3.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：从所述光源装置发出的光束，在一个垂直于所述偏转装置的转动轴线的平面上，以一个与该平面预定的角度入射。

4.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：在副扫描方向上，使被偏转光束的主光线冲击在被扫描表面上的位置，与所述主光线穿过所述光学扫描元件的具有最大折射率的表面的位置相比较，更靠近所述光学扫描系统的光轴。

5.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描系统具有一个或多个矢状曲率半径改变表面，在该表面中，矢状曲率半径沿所述光学扫描系统的主扫描方向改变。

6.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描系统由一个光学扫描元件构成。

7.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描系统具有一个在副扫描方向上的折射率，该折射率等于或大致等于所述矢状非球形量改变表面的折射率。

8.如权利要求7所述的光学扫描装置，其特征在于：在所述光学扫描系统在副扫描方向上的折射率为中φ_so，所述矢状非球形量改变表面在副扫描方向上的折射率为φ_si的情形中，满足0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so的关系。

9.如权利要求7所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光源装置发出两个或更多光束，在副扫描剖面内，至少一个光束的主光线通过相对于所述光学扫描系统的光轴的上侧，而至少一个不同的光束的主光线通过相对于所述光学扫描系统的光轴的下侧。

10.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：所述偏转装置偏转多个光束，所述光学扫描系统包括多个光学扫描元件，以便使由所述偏转装置偏转的光束在分别相应于所述光束的多个被扫描表面上成象，所述偏转装置由多个光学扫描系统共用。

11.如权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于：在主扫描剖面内从所述偏转装置沿光轴至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为P1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为P2，从所述偏转装置在轴线外至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为M1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为M2的情形中，满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

12.一种成象设备，该成象设备包括：

一个如权利要求1所述的光学扫描装置；

一个感光构件，该感光构件设置在前述被扫描表面的一个位置上；

一个显影装置，其用于使所述光学扫描装置扫描的光束在所述感光构件上形成的静电潜象显影，产生一个墨粉图象；

一个转印装置，其用于将显影的墨粉图象转印到转印材料上；以及

一个定影装置，用于将转印的墨粉图象固定在转印材料上。

13.一种成象设备，所述成象设备包括：

一个如权利要求1所述的光学扫描装置；以及

一个打印机控制器，其用于将从一个外部设备输入的代码数据转化成图象信号，并将图象信号施加在所述光学扫描装置上。

14.一种彩色成象设备，所述彩色成象设备包括：

至少一个如权利要求1所述的光学扫描装置；以及

多个载象构件，在所述载象构件准备形成不同颜色的图象。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于：还包括一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的彩色信号转换成不同颜色的图象数据，并用于将图象数据分别施加在相应的光学扫描装置上。

16.一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：

光源装置；

偏转装置，其用于偏转从所述光源装置发出的光束；以及

一个光学扫描系统，其用于用被所述偏转装置偏转的光束扫描被扫描表面；

其中所述光学扫描系统包括一个光学扫描元件，该光学扫描元件被布置成在被扫描表面上且相对于副扫描方向，使在垂直于所述偏转装置的转动轴线的平面上分别以一定的倾斜入射角γ和γ′(0≠γ＜γ′)入射的两个光束的成象位置彼此大致对准。

17.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件具有一种光学功能，借助该光学功能，在被扫描表面上的有效扫描范围内，所述两个光束所冲击的位置沿副扫描方向的偏差量可保持在不大于10μm。

18.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件被布置成在所述光学扫描系统在副扫描方向上的聚焦长度为fs的情形中，在光束的所述倾斜入射角不大于γ的整个区域上使在副扫描方向上的球面象差不大于0.05fs。

19.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件被设置成相对于副扫描方向，使被所述偏转装置偏转的光束的主光线通过除光轴外的一个部分，并且所述光学扫描元件具有一个矢状非球面量改变表面，在该表面中，矢状非球形量沿所述光学扫描元件的主扫描方向改变。

20.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件被设置成相对于副扫描方向，使被所述偏转装置反射地偏转的光束的主光线通过除光轴外的一个部分，并且所述光学扫描元件具有在副扫描方向上的折射部分，该折射部分具有非球形表面功能。

21.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件具有一个或更多矢状曲率半径改变表面，在该表面中，矢状曲率半径沿所述光学扫描元件的主扫描方向改变。

22.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描系统只由一个光学扫描元件构成。

23.如权利要求19所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描系统具有在副扫描方向上的折射率，该折射率等于或大致等于所述矢状非球形量改变表面的折射率。

24.如权利要求23所述的光学扫描装置，其特征在于：在所述光学扫描系统在副扫描方向上的折射率为φ_so，所述矢状非球形量改变表面在副扫描方向上的折射率为φ_si的情形中，满足0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so。

25.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件被设置成在副扫描方向上，使被所述偏转装置偏转的光束的主光线通过除光轴外的一个部分，并且通过所述光学扫描元件的多个表面的弯曲，在副扫描方向上的球面象差在倾斜入射角不大于γ的整个区域上被修正。

26.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光源装置发出两个或更多光束，而且在副扫描剖面内，至少一个光束的主光线通过相对于所述光学扫描元件的光轴的上侧，而另一光束的主光线通过相对于所述光学扫描元件的光轴的下侧。

27.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述偏转装置偏转多个光束，所述光学扫描系统包括多个光学扫描元件，以便使由所述偏转装置偏转的光束在分别相应于所述光束的多个被扫描表面上成象，所述偏转装置由多个光学扫描系统共用。

28.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：所述倾斜入射角γ满足0°＜γ＜10°的关系。

29.如权利要求16所述的光学扫描装置，其特征在于：在主扫描剖面内从所述偏转装置沿光轴至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为P1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为P2，从所述偏转装置在轴线外至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为M1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为M2的情形中，满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

30.一种成象设备，该成象设备包括：

一个如权利要求16所述的光学扫描装置；

一个感光构件，该感光构件设置在如上所述的被扫描表面的一个位置上；

一个显影装置，其用于将被所述光学扫描装置扫描的光束在所述感光构件上形成的静电潜象显影，形成一个墨粉图象；

一个转印装置，其用于将被显影的墨粉图象转印到转印材料上；以及

一个定影装置，其用于将被转印的墨粉图象固定在转印材料上。

31.一种成象设备，该成象设备包括：

一个如权利要求16所述的光学扫描装置；以及

一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的代码数据转换成图象信号，并且用于将图象信号施加在所述光学扫描装置上。

32.一种彩色成象设备，该彩色成象设备包括：

至少一个如权利要求16所述的光学扫描装置；以及

多个载象构件，每个载象构件设置在用所述光学扫描装置扫描的被扫描表面的一个位置上，以便在其上承载在其上形成的不同颜色的图象。

33.如权利要求32所述的设备，其特征在于：还包括一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的彩色信号转换成不同颜色的图象数据，并用于将图象数据分别施加在相应的光学扫描装置上。

34.一种光学扫描装置，该光学扫描装置包括：

光源装置；

偏转装置；以及

光学扫描器；

其中多个来自所述光源装置的光束被引至所述偏转装置，所述多个光束从所述偏转装置分别被引至由所述光学扫描器扫描的相应表面，以及

其中所述光学扫描器包括一个具有变形表面的光学扫描元件，所述光学扫描元件在主扫描剖面内具有一个表面，该表面为非球形表面。

35.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：在副扫描剖面内，所述多个光束倾斜入射在所述偏转装置的一个偏转表面上。

36.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件的至少一个表面具有相对于副扫描方向的非球形表面功能。

37.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件用于将所述多个光束从所述偏转装置分别引至被扫描表面。

38.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件在主扫描剖面中的一个非球形表面是设置在光线进入侧的表面。

39.如权利要求38所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件在主扫描剖面中的所述一个非球形表面的非球形表面形状没有曲率变化的拐点。

40.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光学扫描元件是通过塑料模制形成的元件。

41.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：所述光源装置包括多光束激光器。

42.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：在所述光学扫描元件在副扫描方向上的折射率为φ_so，所述光学扫描元件的光线射出表面在副扫描方向上的折射率为φ_si的情形中，满足0.9×φ_so≤φ_si≤1.1×φ_so的关系。

43.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：在从所述偏转装置沿光轴至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为P1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离为P2，从所述偏转装置在轴线外至所述光学扫描元件的光线射出表面的空气转化距离为M1，从所述光学扫描元件的光线射出表面至被扫描表面的距离是M2的情形中，满足下述关系： $0.9\×\frac{P2}{P1}\≤\frac{M2}{M1}\≤1.1\×\frac{P2}{P1}$

44.如权利要求34所述的光学扫描装置，其特征在于：在副扫描剖面内，所述光学扫描元件的光线进入表面具有平面形状。

45.一种成象设备，该成象设备包括：

一个如权利要求34所述的光学扫描装置；

一个感光构件，该感光构件设置在如前所述的被扫描表面的一个位置上；

一个显影装置，其用于使所述光学扫描装置扫描的光束在所述感光构件上形成的静电潜象显影，以形成一个墨粉图象；

一个转印装置，其用于将被显影的墨粉图象转印到转印材料上；以及

一个定影装置，其用于将被转印的墨粉图象固定在转印材料上。

46.一种成象设备，该成象设备包括：

一个如权利要求34所述的光学扫描装置；以及

一个打印机控制器，其用于将从外部设备输入的代码数据转换成图象数据，并用于将图象数据施加在所述光学扫描装置上。

47.一种彩色成象设备，该彩色成象设备包括：

至少一个如权利要求34所述的光学扫描装置；

其中所述或每个光学扫描装置用于分别相关于相应于不同颜色的相应一个感光构件记录图象信息。

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