RU2257601C2 - Optical scanning device (variants), device for forming an image (variants) and device for forming a colored image (variants) - Google Patents
Optical scanning device (variants), device for forming an image (variants) and device for forming a colored image (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2257601C2 RU2257601C2 RU2003124587/28A RU2003124587A RU2257601C2 RU 2257601 C2 RU2257601 C2 RU 2257601C2 RU 2003124587/28 A RU2003124587/28 A RU 2003124587/28A RU 2003124587 A RU2003124587 A RU 2003124587A RU 2257601 C2 RU2257601 C2 RU 2257601C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- scanning
- specified
- light beam
- image
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к оптическому сканирующему устройству и к устройству формирования изображения с его использованием. В этом виде настоящее изобретение предназначено, например, для различных устройств, таких как лазерный принтер, цифровая копировальная машина, многофункциональный принтер и т.п., в которых при использовании электрофотографического процесса один световой пучок или большое количество световых пучков, оптически модулированных и испускаемых источником света, отклоняются при отражении многогранным зеркалом (отклоняющим средством) и с помощью сканирующей оптической системы осуществляется оптическое сканирование поверхности, подлежащей сканированию, в результате чего на ней записывается графическая информация.The present invention relates to an optical scanning device and to an image forming apparatus using it. In this form, the present invention is intended, for example, for various devices, such as a laser printer, digital copy machine, multifunction printer, etc., in which when using the electrophotographic process, one light beam or a large number of light beams optically modulated and emitted by a source lights are deflected when reflected by a multifaceted mirror (deflecting means) and an optical scan of the surface to be carried out using a scanning optical system canning, as a result of which graphic information is recorded on it.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к оптическому сканирующему устройству и к устройству формирования изображения с его использованием, в которых световой пучок проецируется наклонно (при наклонном падении) на плоскость, перпендикулярную к оси вращения отклоняющего средства, и в которых искривление линий сканирования, формирующееся на поверхности сканирования в результате наклонного падения, исправляется, так что всегда могут быть получены хорошие изображения. Кроме того, настоящее изобретение предназначено дляустройств формирования цветного изображения, имеющих одно или несколько оптических сканирующих устройств и большое количество несущих изображения элементов, соответствующих цветам.In another aspect, the present invention relates to an optical scanning device and to an image forming apparatus using it, in which the light beam is projected obliquely (when inclined incidence) onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the deflecting means, and in which the curvature of the scanning lines formed on the surface scanning as a result of oblique incidence is corrected so that good images can always be obtained. In addition, the present invention is intended for color image forming apparatuses having one or more optical scanning devices and a large number of image bearing elements corresponding to colors.
Обычно в оптических сканирующих устройствах, используемых, например, в лазерных принтерах, световой пучок, оптически модулированный в соответствии с сигналом изображения и излученный источником света, периодически модулируется оптическим отклоняющим устройством, содержащим, например, многогранное зеркало. Затем с помощью сканирующей оптической системы, имеющей f-θ -характеристику, световой пучок фокусируется для создания пятна на поверхности фоточувствительной регистрирующей среды (фоточувствительного барабана) и для оптического сканирования этой поверхности, посредством чего осуществляется запись изображения.Typically, in optical scanning devices used, for example, in laser printers, a light beam optically modulated in accordance with an image signal and emitted by a light source is periodically modulated by an optical deflecting device comprising, for example, a polyhedral mirror. Then, using a scanning optical system having an f-θ characteristic, the light beam is focused to create a spot on the surface of the photosensitive recording medium (photosensitive drum) and for optical scanning of this surface, whereby the image is recorded.
На фиг.20 представлен схематичный вид основной части известного оптического сканирующего устройства.On Fig presents a schematic view of the main part of a known optical scanning device.
Как видно на фигуре, расходящийся световой пучок, вышедший из источника 91 света, преобразуется коллиматорной линзой 92 в почти параллельный световой пучок. Затем световой пучок ограничивается диафрагмой 93 и после этого входит в цилиндрическую линзу 94, имеющую заданную преломляющую способность только в направлении дополнительного сканирования. Что касается почти параллельного светового пучка, падающего на цилиндрическую линзу 94, то световой пучок выходит из нее в пределах плоскости сечения основного сканирования. С другой стороны, в пределах плоскости дополнительного сканирования световой пучок собирается так, что он формирует изображение, например почти линейное изображение, на отклоняющей поверхности (отражающей поверхности) 95а отклоняющего средства (дефлектора света) 95, который содержит многогранное зеркало.As can be seen in the figure, the diverging light beam emerging from the
Световой пучок, отклоненный посредством отклоняющей поверхности 95а отклоняющего средства 95, направляется на поверхность 98 фоточувствительного барабана, которая представляет собой поверхность сканирования, посредством сканирующей оптической системы 96, имеющей f-θ -характеристику. При вращении отклоняющего средства 95 в направлении стрелки А поверхность 98 фоточувствительного барабана оптически сканируется в направлении стрелки В, в результате чего на ней записывается графическая информация.A light beam deflected by the
В оптическом сканирующем устройстве, например в описанном выше, для получения высокоточной записи графической информации необходимо, чтобы кривизна поля на протяжении всей поверхности сканирования была хорошо исправлена, чтобы характеристика дисторсии (f-θ -характеристика) отражала пропорциональность между углом отображения (углом сканирования), и высотой изображения (расстоянием от центра сканирования) Y и чтобы диаметр пятна на соответствующих высотах в плоскости изображения (на поверхности сканирования) был одинаковым. Относительно оптических сканирующих устройств или сканирующих оптических систем было получено много решений с целью обеспечения таких характеристик.In an optical scanning device, for example, as described above, in order to obtain high-precision recording of graphic information, it is necessary that the field curvature along the entire scanning surface be well corrected so that the distortion characteristic (f-θ characteristic) reflects the proportionality between the display angle (scanning angle), and image height (distance from the center of scanning) Y and that the spot diameter at the corresponding heights in the image plane (on the scanning surface) is the same. Concerning optical scanning devices or scanning optical systems, many solutions have been obtained to ensure such characteristics.
С другой стороны, в случае, когда при использовании одного оптического отклоняющего устройства сканируется большое количество световых пучков, для разделения световых пучков в направлении дополнительного сканирования, необходимого для удовлетворения требования направления световых пучков после сканирования на соответствующие фоточувствительные элементы, соответствующие различным цветам, необходимо, чтобы падающие световые пучки проецировались с наклоном (с наклонным падением) на плоскость, перпендикулярную оси вращения отклоняющего средства. Если световой пучок падает наклонно на отклоняющее средство, он обуславливает возникновение явления, называемое “искривлением линий сканирования”, при котором линия сканирования на поверхности сканирования становится искривленной.On the other hand, in the case when using a single optical deflecting device, a large number of light beams are scanned, in order to separate the light beams in the direction of additional scanning necessary to satisfy the requirement of the light beams after scanning into corresponding photosensitive elements corresponding to different colors, it is necessary that the incident light beams were projected with an inclination (with an inclined incidence) onto the plane perpendicular to the axis of rotation, I reject his means. If the light beam falls obliquely on the deflecting means, it causes a phenomenon called “curvature of the scan lines”, in which the scan line on the scan surface becomes curved.
В частности, в случае устройств формирования цветных изображений, в которых лазерный луч проецируется с оптических сканирующих устройств на четыре фоточувствительных элемента (фоточувствительных барабана) для формирования на них скрытых изображений для того, чтобы тем самым образовать изображения из основных цветов, Y (желтого), М (пурпурного), С (светло-голубого и Bk (черного) соответственно, на соответствующих фоточувствительных элементах изображения, состоящие из четырех цветов Y, M, C и Bk, образованные на соответствующих фоточувствительных элементах, должны быть наложены с совпадением на переводной материал, например на лист бумаги. Поэтому, если в оптических сканирующих устройствах, соответствующих этим фоточувствительным элементам, происходит искривление линий сканирования, то это проявляется в погрешности формы линий сканирования, относящихся к четырем цветам, что вызывает смещение цветов на изображении, полученном на переводном материале. Следовательно, качество изображения существенно ухудшается.In particular, in the case of color imaging devices in which a laser beam is projected from optical scanning devices onto four photosensitive elements (photosensitive drums) to form latent images on them in order to thereby form images from primary colors, Y (yellow), M (magenta), C (light blue and Bk (black), respectively, on the corresponding photosensitive image elements, consisting of four colors Y, M, C and Bk, formed on the corresponding photosensor elements should be superimposed on the transfer material, for example, on a sheet of paper, therefore, if the optical scanning devices corresponding to these photosensitive elements distort the scanning lines, this is manifested in the error in the shape of the scanning lines related to the four colors, which causes a color shift in the image obtained on the translated material.Therefore, the image quality is significantly deteriorated.
В попытке решить проблему искривления линий сканирования было предложено несколько оптических сканирующих устройств.In an attempt to solve the problem of curving scan lines, several optical scanning devices have been proposed.
В выложенной заявке №7-191272 на патент Японии показано оптическое сканирующее устройство, в котором световой пучок проецируется наклонно на плоскость, перпендикулярную к оси вращения отклоняющего средства. В этом примере один из сканирующих оптических элементов, образующих сканирующую оптическую систему, содержит анаморфотную линзу, имеющую асферическую форму в плоскости сечения основного сканирования, а радиус кривизны в плоскости сечения дополнительного сканирования задан независимо от плоскости сечения основного сканирования. Кроме того, оптическая ось расположена с эксцентриситетом в направлении дополнительного сканирования по отношению к отклоняющей поверхности отклоняющего средства, посредством чего получено исправление искривления линий сканирования.Japanese Patent Application Laid-open No. 7-191272 shows an optical scanning device in which a light beam is projected obliquely onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the deflecting means. In this example, one of the scanning optical elements forming the scanning optical system contains an anamorphic lens having an aspherical shape in the plane of the cross section of the main scan, and the radius of curvature in the plane of the cross section of the secondary scan is set independently of the plane of the cross section of the main scan. In addition, the optical axis is eccentric in the direction of additional scanning with respect to the deflecting surface of the deflecting means, whereby a correction of the curvature of the scanning lines is obtained.
В выложенной заявке №9-184991 на патент Японии показан пример, в котором плоскопараллельная пластина, использованная в качестве стеклянной пластины, защищающей от пыли, установлена наклонно, посредством чего исправлено искривление линий сканирования.Japanese Patent Application Laid-open No. 9-184991 shows an example in which a plane-parallel plate used as a dust-proof glass plate is mounted obliquely, thereby correcting the curvature of the scanning lines.
В основу этих способов, относящихся к исправлению искривления линий сканирования, положено эксцентрическое расположение оптического элемента, например смещение сканирующего оптического элемента (оптического элемента, создающего изображение), такого, как анаморфотная линза, включенного в сканирующую оптическую систему, в направлении дополнительного сканирования; или наклон такого оптического элемента, как стеклянная пластинка, защищающего от пыли, на который не возлагается функция формирования изображения.The basis of these methods related to the correction of the curvature of the scanning lines is an eccentric arrangement of the optical element, for example, the displacement of the scanning optical element (optical element creating an image), such as an anamorphic lens included in the scanning optical system, in the direction of additional scanning; or the inclination of an optical element such as a glass plate that protects against dust, which does not have the function of imaging.
Однако, если такой оптический элемент расположен эксцентрически на световом пути, то, хотя искривление линий сканирования может быть исправлено, но другие оптические характеристики могут измениться. Кроме того, величина эксцентриситета оптического элемента влияет на исправление искривления линий сканирования только применительно к конкретному световому пучку. В случае для большого количества световых пучков трудно одновременно исправить искривление линий сканирования. Поэтому необходимо использовать один оптический элемент для каждого одного светового пучка. В случае использования большого количества световых пучков необходимо использовать большое количество оптических элементов, соответствующих этим световым пучкам. Что приводит к увеличению числа составных элементов.However, if such an optical element is located eccentrically on the light path, then although the curvature of the scan lines can be corrected, other optical characteristics can change. In addition, the magnitude of the eccentricity of the optical element affects the correction of the curvature of the scan lines only in relation to a specific light beam. In the case of a large number of light beams, it is difficult to simultaneously correct the curvature of the scanning lines. Therefore, it is necessary to use one optical element for each one light beam. In the case of using a large number of light beams, it is necessary to use a large number of optical elements corresponding to these light beams. Which leads to an increase in the number of constituent elements.
В выложенной заявке №9-90254 на патент Японии показан пример, в котором сагиттальная линия цилиндрической линзы следует по нецилиндрической поверхности, так что волновой фронт светового пучка, проходящего через цилиндрическую линзу, задерживается на периферии в направлении дополнительного сканирования по отношению к стандартной сферической поверхности.Japanese Patent Application Laid-open No. 9-90254 shows an example in which the sagittal line of a cylindrical lens follows a non-cylindrical surface so that the wavefront of the light beam passing through the cylindrical lens is delayed at the periphery in the direction of additional scanning with respect to the standard spherical surface.
В основу этого примера положена структура, выполненная с возможностью предотвращения ухудшения качества чернового изображения в случае, когда в направлении дополнительного сканирования диаметр пучка небольшой, возникающего из-за того, что сужение светового пучка находится на расстоянии от гауссовой плоскости изображения, а изменение диаметра пучка вследствие нарушения фокусировки становится большим. Указанное решение не является структурой, предназначенной для решения проблемы искривления линий сканирования.The basis of this example is a structure configured to prevent degradation of the quality of the draft image in the case when the beam diameter is small in the direction of additional scanning, which arises due to the narrowing of the light beam at a distance from the Gaussian plane of the image, and the change in the beam diameter due to misalignment becomes big. The specified solution is not a structure designed to solve the problem of curving scan lines.
В выложенных заявках №2002-148542 и №2002-162587 на патенты Японии рассмотрен пример, в котором в случае, когда большое количество световых пучков сканируется при использовании одного отклоняющего устройства, световые пучки оказываются различными по высоте применительно к направлению дополнительного сканирования, и после того, как световые пучки проецируются на плоскость, перпендикулярную к оси вращения оптического отклоняющего устройства, они оказываются отделенными друг от друга.Japanese Patent Applications Laid-Open No. 2002-148542 and No. 2002-162587 discuss an example in which, when a large number of light beams are scanned using one deflecting device, the light beams are different in height with respect to the direction of the additional scan, and after that As light beams are projected onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the optical deflecting device, they are separated from each other.
Однако использование отделения, основанного на различии световых пучков по высоте, приводит к увеличению высоты (толщины) оптического отклоняющего устройства или к необходимости изготовления различных линз, соответствующих световым пучкам. В этом случае структура становится очень сложной.However, the use of a compartment based on the difference in the height of the light beams leads to an increase in the height (thickness) of the optical deflecting device or to the necessity of manufacturing various lenses corresponding to the light beams. In this case, the structure becomes very complex.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении оптического сканирующего устройства и устройства формирования изображения с его использованием, в которых световой пучок проецируется наклонно (при наклонном падении) на плоскость, перпендикулярную к оси вращения отклоняющего устройства, или в котором сканирующая оптическая система расположена с эксцентриситетом по отношению к направлению дополнительного сканирования, и на основе этого любое возникающее искривление линий сканирования может быть существенно уменьшено.An object of the present invention is to provide an optical scanning device and an imaging device using it, in which the light beam is projected obliquely (when inclined incidence) onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the deflecting device, or in which the scanning optical system is eccentric with respect to direction of additional scanning, and on the basis of this, any arising curvature of the scanning lines can be significantly reduced.
Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении оптического сканирующего устройства с простой структурой и устройства формирования изображения с его использованием, посредством которых искривление линий сканирования может устойчиво поддерживаться весьма небольшим, без ограничения, обусловленного размещением оптического элемента, такого как изогнутое зеркало.Another objective of the present invention is to provide an optical scanning device with a simple structure and an imaging device using it, by which the curvature of the scanning lines can be stably maintained very small, without limitation due to the placement of an optical element such as a curved mirror.
Дальнейшая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства формирования цветного изображения, которое содержит одно или несколько оптических сканирующих устройств, выполненных с возможностью стабильного поддержания очень небольшим искривления линий сканирования для того, чтобы гарантировать, что высококачественное изображение будет получаться постоянно без смещения цветов.A further object of the present invention is to provide a color image forming apparatus that comprises one or more optical scanning devices configured to stably maintain very small curvature of the scanning lines in order to ensure that a high-quality image is obtained continuously without color shift.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения для решения по меньшей мере одной из задач, рассмотренных выше, разработано оптическое сканирующее устройство, содержащее: источник света; отклоняющее устройство для отклонения светового пучка, вышедшего из указанного источника света; сканирующую оптическую систему для сканирования поверхности, подлежащей сканированию, световым пучком, отклоненным указанным отклоняющим устройством, в котором указанная сканирующая оптическая система включает в себя сканирующий оптический элемент, расположенный так, что применительно к направлению дополнительного сканирования главный луч отклоненного светового пучка проходит участок помимо оптической оси, в котором указанный сканирующий оптический элемент имеет поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, в пределах которой степень асферичности сагиттальной поверхности изменяется вдоль направления основного сканирования указанного сканирующего оптического элемента, и в котором на протяжении всей поверхности, подлежащей сканированию, место в направлении дополнительного сканирования, на которое падает отклоненный световой пучок, выполнено ровным.In accordance with a first aspect of the present invention, to solve at least one of the problems discussed above, an optical scanning device is provided comprising: a light source; a deflecting device for deflecting a light beam emerging from said light source; a scanning optical system for scanning a surface to be scanned with a light beam deflected by said deflecting device, wherein said scanning optical system includes a scanning optical element arranged such that, in relation to the direction of additional scanning, the main beam of the deflected light beam passes a section apart from the optical axis , wherein said scanning optical element has a surface with a varying degree of sagittal asphericity, in p Within the limits of which the degree of asphericity of the sagittal surface changes along the direction of the main scan of the specified scanning optical element, and in which along the entire surface to be scanned, the place in the direction of the additional scan onto which the deflected light beam falls is made even.
В одной предпочтительной форме этого аспекта настоящего изобретения сканирующая оптическая система выполнена так, что в пределах диапазона эффективного сканирования на поверхности, подлежащей сканированию, величина сдвига места в направлении дополнительного сканирования, на которое падает отклоненный световой пучок, сохраняется на уровне не больше чем 10 мкм.In one preferred form of this aspect of the present invention, the scanning optical system is configured such that, within the range of effective scanning on the surface to be scanned, the amount of the position shift in the direction of the additional scanning onto which the deflected light beam is incident is kept at no more than 10 μm.
Световой пучок, испускаемый из указанного источника света, может падать на плоскость, перпендикулярную к оси вращения указанного отклоняющего устройства, под предварительно определенным заданным углом к ней.The light beam emitted from the specified light source may fall on a plane perpendicular to the axis of rotation of the specified deflecting device, at a predetermined predetermined angle to it.
В направлении дополнительного сканирования место на поверхности, подлежащей сканированию, на которое падает главный луч отклоненного светового пучка, может быть расположено ближе к оптической оси указанной сканирующей оптической системы по сравнению с местом, где главный луч проходит через поверхность указанного сканирующего оптического элемента, и эта поверхность имеет наибольшую оптическую силу.In the direction of additional scanning, the place on the surface to be scanned, on which the main beam of the deflected light beam falls, can be located closer to the optical axis of the specified scanning optical system compared to the place where the main beam passes through the surface of the specified scanning optical element, and this surface has the greatest optical power.
Сканирующая оптическая система может иметь одну или несколько поверхностей с изменяющимся сагиттальным радиусом кривизны, в пределах которых сагиттальный радиус кривизны изменяется вдоль направления основного сканирования указанной сканирующей оптической системы.The scanning optical system may have one or more surfaces with a changing sagittal radius of curvature, within which the sagittal radius of curvature varies along the main scanning direction of the specified scanning optical system.
Сканирующая оптическая система может состоять из одного сканирующего оптического элемента.A scanning optical system may consist of one scanning optical element.
Сканирующая оптическая система может иметь оптическую силу в направлении дополнительного сканирования, которая равна или почти равна оптической силе указанной поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности.The scanning optical system may have optical power in the direction of the additional scan, which is equal to or almost equal to the optical power of the indicated surface with a varying degree of sagittal asphericity.
В случае когда оптическая сила указанной сканирующей оптической системы в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ so, а оптическая сила указанной поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ si, может выполняться соотношение In the case when the optical power of the specified scanning optical system in the direction of the additional scan is ⌀ so , and the optical power of the indicated surface with a varying degree of sagittal asphericity in the direction of the additional scan is ⌀ si , the relation
Источник света может излучать два или более световых пучков, и в пределах плоскости сечения дополнительного сканирования главный луч, по меньшей мере, одного светового пучка может проходить по верхней стороне относительно оптической оси указанной сканирующей оптической системы, тогда как главный луч, по меньшей мере, одного другого светового пучка может проходить по нижней стороне относительно оптической оси указанной сканирующей оптической системы.The light source can emit two or more light beams, and within the cross-sectional plane of the additional scan, the main beam of at least one light beam can pass along the upper side relative to the optical axis of the specified scanning optical system, while the main beam of at least one another light beam can pass on the lower side relative to the optical axis of the specified scanning optical system.
Отклоняющее устройство может отклонять большое количество световых пучков, при этом указанная сканирующая оптическая система может включать в себя большое количество сканирующих оптических элементов для формирования изображений световых пучков, отклоненных указанным отклоняющим устройством, на большом количестве поверхностей, подлежащих сканированию, и эти поверхности соответствуют световым пучкам, а указанное отклоняющее устройство может использоваться большим количеством сканирующих оптических систем.The deflecting device can deflect a large number of light beams, while said scanning optical system can include a large number of scanning optical elements for imaging light beams deflected by said deflecting device on a large number of surfaces to be scanned, and these surfaces correspond to light beams, and said deflecting device can be used by a large number of scanning optical systems.
В случае когда в пределах плоскости сечения основного сканирования пересчитанное к воздуху расстояние от указанного отклоняющего устройства до выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента вдоль оптической оси равно Р1, расстояние от выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента до поверхности, подлежащей сканированию, равно Р2, пересчитанное к воздуху расстояние от указанного отклоняющего устройства, находящегося вне оси, до выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента равно М1, а расстояние от выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента до поверхности, подлежащей сканированию, равно М2, может выполняться следующее соотношение:In the case when, within the cross-sectional plane of the main scan, the distance from the indicated deflecting device to the exit surface for light of the specified scanning optical element along the optical axis is P1, the distance from the exit surface for the light of the specified scanning optical element to the surface to be scanned is equal to P2 recalculated to air the distance from the specified deflecting device located outside the axis to the exit surface for the light of the specified scan the irradiating optical element is equal to M1, and the distance from the output surface for the light of the specified scanning optical element to the surface to be scanned is equal to M2, the following relation can be fulfilled:
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования изображения, содержащее: оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к первому аспекту; фоточувствительный элемент, расположенный на месте поверхности, подлежащей сканированию, упомянутой выше; проявочное устройство для проявления электростатического скрытого изображения, сформированного на указанном фоточувствительном элементе световым пучком, просканированным указанным оптическим сканирующим устройством, для получения тонирующего изображения; устройство переноса для переноса проявленного тонирующего изображения на переводной материал; закрепляющее устройство для закрепления перенесенного тонирующего изображения на переводном материале.According to a second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an optical scanning device described with reference to the first aspect; a photosensitive member located in place of the surface to be scanned mentioned above; a developing device for developing an electrostatic latent image formed on said photosensitive member by a light beam scanned by said optical scanning device to obtain a tinted image; a transfer device for transferring the developed tinted image onto the transfer material; a fixing device for fixing the transferred tinted image on the translated material.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования изображения, содержащее: оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к первому аспекту; контроллер принтера для преобразования кодированных данных, вводимых из внешнего оборудования в сигнал изображения и для подачи сигнала изображения на указанное оптическое сканирующее устройство.According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an optical scanning device described with reference to the first aspect; a printer controller for converting encoded data input from external equipment into an image signal and for supplying an image signal to said optical scanning device.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования цветного изображения, содержащее: по меньшей мере, одно оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к первому аспекту; большое количество несущих изображения элементов, на которых должны быть сформированы изображения различных цветов.In accordance with a fourth aspect of the present invention, there is provided a color image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device described with reference to the first aspect; a large number of image-bearing elements on which images of various colors should be formed.
В одной предпочтительной форме этого аспекта устройство дополнительно содержит контроллер принтера для преобразования сигнала цветности, вводимого из внешнего оборудования, в видеоданные различных цветов и для подачи видеоданных на соответствующие оптические сканирующие устройства.In one preferred form of this aspect, the device further comprises a printer controller for converting a color signal input from external equipment into video data of various colors and for supplying video data to respective optical scanning devices.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения разработано оптическое сканирующее устройство, содержащее: источник света; отклоняющее устройство для отклонения светового пучка, вышедшего из указанного источника света; сканирующую оптическую систему для сканирования поверхности, подлежащей сканированию, световым пучком, отклоненным указанным отклоняющим устройством, в котором указанная сканирующая оптическая система включает в себя сканирующий оптический элемент, выполненный так, что на поверхности, подлежащей сканированию, и применительно к направлению дополнительного сканирования места создания изображений двух световых пучков, наклонно падающих на плоскость, перпендикулярную к оси вращения указанного отклоняющего устройства, под предварительно определенными углами γ и γ ' наклонного падения соответственно, почти совпадают друг с другом.In accordance with a fifth aspect of the present invention, an optical scanning device is provided, comprising: a light source; a deflecting device for deflecting a light beam emerging from said light source; a scanning optical system for scanning a surface to be scanned with a light beam deflected by said deflecting device, wherein said scanning optical system includes a scanning optical element configured such that, on a surface to be scanned, and with respect to the direction of the additional scanning, the image creating site two light beams obliquely incident on a plane perpendicular to the axis of rotation of the specified deflecting device, under the pre by the well defined angles γ and γ ' inclined incidence, respectively, almost coincide with each other.
В одной предпочтительной форме этого аспекта изобретения сканирующий оптический элемент имеет оптическое свойство, с помощью которого в пределах диапазона эффективного сканирования на поверхности, подлежащей сканированию, величина сдвига места в направлении дополнительного сканирования, на которое падают два световых пучка, может быть сохранена на уровне не больше чем 10 мкм.In one preferred form of this aspect of the invention, the scanning optical element has an optical property by which, within the range of effective scanning on the surface to be scanned, the amount of the position shift in the direction of the additional scanning onto which two light beams can be incident can be kept at a level no greater than than 10 microns.
Сканирующий оптический элемент может быть выполнен так, что в случае, когда фокусное расстояние указанной сканирующей оптической системы в направлении дополнительного сканирования равно fs, сферическая аберрация в направлении дополнительного сканирования будет не больше 0,05fs на протяжении всей области, где угол наклонного падения светового пучка не больше γ .The scanning optical element can be made so that in the case when the focal length of the specified scanning optical system in the direction of additional scanning is fs, the spherical aberration in the direction of additional scanning will be no more than 0.05 fs throughout the entire region where the angle of inclination of the light beam is not greater than γ.
Сканирующий оптический элемент может быть расположен так, что применительно к направлению дополнительного сканирования главный луч светового пучка, отклоненный указанным отклоняющим устройством, будет проходить участок помимо оптической оси, и указанный сканирующий оптический элемент может иметь поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, в пределах которой степень асферичности сагиттальной поверхности изменяется вдоль направления основного сканирования указанного сканирующего оптического элемента.The scanning optical element can be positioned so that, in relation to the direction of additional scanning, the main beam of the light beam deflected by the deflecting device will pass a section in addition to the optical axis, and the specified scanning optical element may have a surface with a varying degree of sagittal asphericity, within which the degree of asphericity the sagittal surface changes along the direction of the main scan of the specified scanning optical element.
Сканирующий оптический элемент может быть расположен так, что применительно к направлению дополнительного сканирования главный луч светового пучка, отклоненный при отражении указанным отклоняющим устройством, будет проходить участок помимо оптической оси, и сканирующий оптический элемент может иметь дифракционный участок, обладающий свойством асферической поверхности в направлении дополнительного сканирования.The scanning optical element can be positioned so that, in relation to the direction of additional scanning, the main beam of the light beam deflected when reflected by the deflecting device will pass a section in addition to the optical axis, and the scanning optical element may have a diffraction section having the property of an aspherical surface in the direction of additional scanning .
Сканирующий оптический элемент может иметь одну или несколько поверхностей с изменяющимся сагиттальным радиусом кривизны, в пределах которых сагиттальный радиус кривизны изменяется вдоль направления основного сканирования указанного сканирующего оптического элемента.The scanning optical element may have one or more surfaces with a changing sagittal radius of curvature, within which the sagittal radius of curvature changes along the main scanning direction of the specified scanning optical element.
Сканирующая оптическая система может состоять из одного сканирующего оптического элемента.A scanning optical system may consist of one scanning optical element.
Сканирующая оптическая система может иметь преломляющую способность в направлении дополнительного сканирования, которая равна или почти равна преломляющей способности указанной поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности.The scanning optical system may have a refractive power in the direction of additional scanning, which is equal to or almost equal to the refractive power of the indicated surface with a varying degree of sagittal asphericity.
В случае когда оптическая сила указанной сканирующей оптической системы в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ so, а оптическая сила указанной поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ si, может выполняться соотношение In the case when the optical power of the specified scanning optical system in the direction of the additional scan is ⌀ so , and the optical power of the indicated surface with a varying degree of sagittal asphericity in the direction of the additional scan is ⌀ si , the relation
Сканирующий оптический элемент может быть расположен так, что в направлении дополнительного сканирования главный луч светового пучка, отклоненного при отражении указанным отклоняющим устройством, будет проходить участок помимо оптической оси, и в котором с помощью искривления большого количества поверхностей указанного сканирующего оптического элемента сферическая аберрация в направлении дополнительного сканирования может быть исправлена на протяжении всей области, где угол наклонного падения не больше чем γ .The scanning optical element can be located so that in the direction of additional scanning, the main beam of the light beam deflected when reflected by the deflecting device will pass a section in addition to the optical axis, and in which, by curving a large number of surfaces of the specified scanning optical element, spherical aberration in the direction of the additional scanning can be corrected throughout the area where the angle of inclined incidence is not greater than γ.
Источник света может излучать два или более световых пучков, и в пределах плоскости сечения дополнительного сканирования главный луч, по меньшей мере, одного светового пучка может проходить по верхней стороне относительно оптической оси указанного сканирующего оптического элемента, тогда как главный луч другого светового пучка может проходить по нижней стороне относительно оптической оси указанного сканирующего оптического элемента.A light source can emit two or more light beams, and within the cross-sectional plane of the additional scan, the main beam of at least one light beam can pass along the upper side relative to the optical axis of the specified scanning optical element, while the main beam of another light beam can pass through the lower side relative to the optical axis of the specified scanning optical element.
Отклоняющее устройство может отклонять большое количество световых пучков, при этом указанная сканирующая оптическая система может включать в себя большое количество сканирующих оптических элементов для формирования изображений световых пучков, отклоненных указанным отклоняющим устройством, на большом количестве поверхностей, подлежащих сканированию, и эти поверхности соответствуют световым пучкам, а указанное отклоняющее устройство может быть использовано большим количеством сканирующих оптических систем.The deflecting device can deflect a large number of light beams, while said scanning optical system can include a large number of scanning optical elements for imaging light beams deflected by said deflecting device on a large number of surfaces to be scanned, and these surfaces correspond to light beams, and said deflecting device can be used by a large number of scanning optical systems.
Для угла γ наклонного падения может выполняться соотношение 0° <γ <10° .For an angle γ of inclined incidence, the
В случае когда в пределах плоскости сечения основного сканирования пересчитанное к воздуху расстояние от указанного отклоняющего устройства до выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента вдоль оптической оси равно Р1, расстояние от выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента до поверхности, подлежащей сканированию, равно Р2, пересчитанное к воздуху расстояние от указанного отклоняющего устройства, находящегося вне оси, до выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента равно М1, а расстояние от выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента до поверхности, подлежащей сканированию, равно М2, может выполняться следующее соотношение:In the case when, within the cross-sectional plane of the main scan, the distance from the indicated deflecting device to the exit surface for light of the specified scanning optical element along the optical axis is P1, the distance from the exit surface for the light of the specified scanning optical element to the surface to be scanned is equal to P2 recalculated to air the distance from the specified deflecting device located outside the axis to the exit surface for the light of the specified scan the irradiating optical element is equal to M1, and the distance from the output surface for the light of the specified scanning optical element to the surface to be scanned is equal to M2, the following relation can be fulfilled:
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования изображения, содержащее: оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к пятому аспекту; фоточувствительный элемент, расположенный на месте поверхности, подлежащей сканированию, упомянутой выше; проявочное устройство для проявления электростатического скрытого изображения, образованного на указанном фоточувствительном элементе световым пучком, просканированным указанным оптическим сканирующим устройством, для получения тонирующего изображения; устройство переноса, предназначенное для переноса проявленного тонирующего изображения на переводной материал; закрепляющее устройство для закрепления перенесенного тонирующего изображения на переводном материале.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an optical scanning device described with reference to the fifth aspect; a photosensitive member located in place of the surface to be scanned mentioned above; a developing device for developing an electrostatic latent image formed on said photosensitive member by a light beam scanned by said optical scanning device to obtain a tinted image; a transfer device for transferring a developed tinted image onto a transfer material; a fixing device for fixing the transferred tinted image on the translated material.
В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования изображения, содержащее: оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к пятому аспекту; контроллер принтера для преобразования кодированных данных, вводимых из внешнего оборудования в сигнал изображения и для подачи сигнала изображения на указанное оптическое сканирующее устройство.In accordance with a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an optical scanning device described in relation to the fifth aspect; a printer controller for converting encoded data input from external equipment into an image signal and for supplying an image signal to said optical scanning device.
В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования цветного изображения, содержащее: по меньшей мере, одно оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к пятому аспекту; множество несущих изображения элементов, при этом каждый расположен на месте поверхности, подлежащей сканированию указанным оптическим сканирующим устройством, предназначенных для поддержания изображений различных цветов, подлежащих образованию на них.In accordance with an eighth aspect of the present invention, there is provided a color image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device described in relation to the fifth aspect; a plurality of image-bearing elements, each located on a surface to be scanned by said optical scanning device, for supporting images of various colors to be formed on them.
В одной предпочтительной форме этого аспекта настоящего изобретения устройство дополнительно содержит контроллер принтера для преобразования сигнала цветности, вводимого из внешнего оборудования, в видеоданные различных цветов и для подачи видеоданных на соответствующие оптические сканирующие устройства.In one preferred form of this aspect of the present invention, the device further comprises a printer controller for converting a color signal input from external equipment into video data of various colors and for supplying video data to respective optical scanning devices.
В соответствии с девятым аспектом настоящего изобретения разработано оптическое сканирующее устройство, содержащее: источник света; отклоняющее устройство; оптическое сканирующее средство, в котором большое количество световых пучков из указанного источника света направляется на указанное отклоняющее устройство и множество световых пучков от указанного отклоняющего устройства направляется на соответствующие поверхности, подлежащие сканированию указанным оптическим сканирующим средством, и в котором указанное оптическое сканирующее средство включает в себя один сканирующий оптический элемент, имеющий анаморфическую поверхность, и при этом указанный сканирующий оптический элемент имеет в пределах плоскости сечения основного сканирования одну поверхность, которая представляет собой асферическую поверхность.In accordance with a ninth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device comprising: a light source; deflecting device; an optical scanning means in which a large number of light beams from the specified light source is directed to the specified deflecting device and a plurality of light beams from the specified deflecting device is directed to the corresponding surfaces to be scanned by the specified optical scanning means, and in which the specified optical scanning means includes one a scanning optical element having an anamorphic surface, and wherein said scanning optical element and EET within the main-scan sectional plane of one surface of which is an aspherical surface.
В одной предпочтительной форме этого аспекта настоящего изобретения в плоскости сечения дополнительного сканирования множество световых пучков падает наклонно на отклоняющую поверхность указанного отклоняющего устройства.In one preferred form of this aspect of the present invention, in the cross-sectional plane of a further scan, a plurality of light beams incident obliquely onto a deflecting surface of said deflecting device.
По меньшей мере, одна поверхность указанного сканирующего оптического элемента может характеризоваться свойством асферической поверхности применительно к направлению дополнительного сканирования.At least one surface of the indicated scanning optical element may be characterized by the property of an aspherical surface in relation to the direction of the additional scan.
Сканирующий оптический элемент может функционировать для направления множества световых пучков от указанного отклоняющего устройства на поверхности, подлежащие сканированию, соответственно.A scanning optical element may function to direct a plurality of light beams from said deflecting device to surfaces to be scanned, respectively.
Одна асферическая поверхность в плоскости сечения основного сканирования указанного сканирующего оптического элемента может быть поверхностью, расположенной на стороне входа для света.One aspherical surface in the plane of the cross section of the main scan of the specified scanning optical element may be a surface located on the side of the entrance for light.
Форма асферической поверхности одной асферической поверхности в плоскости сечения основного сканирования указанного сканирующего оптического элемента может не иметь точки перегиба при изменении кривизны.The shape of the aspherical surface of one aspherical surface in the plane of the cross section of the main scan of the specified scanning optical element may not have an inflection point when the curvature changes.
Сканирующий оптический элемент может быть элементом, сформированным путем пластического формования.The scanning optical element may be an element formed by plastic molding.
Источник света может представлять собой многопучковый лазер.The light source may be a multi-beam laser.
В случае когда оптическая сила указанного сканирующего оптического элемента в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ so, а оптическая сила выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ si, может выполняться соотношение In the case when the optical power of the specified scanning optical element in the direction of the additional scan is ⌀ so , and the optical power of the output surface for the light of the specified scanning optical element in the direction of the additional scan is ⌀ si , the relation
В случае когда пересчитанное к воздуху расстояние от указанного отклоняющего устройства до выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента вдоль оптической оси равно Р1, расстояние от выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента до поверхности, подлежащей сканированию, равно Р2, пересчитанное к воздуху расстояние от указанного отклоняющего устройства, находящегося вне оси, до выходной поверхности для света указанного оптического элемента равно М1, а расстояние от выходной поверхности для света указанного сканирующего оптического элемента до поверхности, подлежащей сканированию, равно М2, может выполняться следующее соотношение:In the case where the distance from the specified deflecting device to the air surface converted to air for the light of the specified scanning optical element along the optical axis is P1, the distance from the output surface for the light of the specified scanning optical element to the surface to be scanned is equal to P2, the distance from the air the specified deflecting device located outside the axis to the output surface for the light of the specified optical element is equal to M1, and the distance from the output along surface for the light of the specified scanning optical element to the surface to be scanned is equal to M2, the following relation can be fulfilled:
В пределах плоскости сечения дополнительного сканирования входная поверхность для света указанного сканирующего оптического элемента может иметь плоскую форму.Within the cross-sectional plane of the additional scan, the input surface for light of said scanning optical element may have a flat shape.
В соответствии с десятым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования изображения, содержащее: оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к девятому аспекту; фоточувствительный элемент, расположенный на месте поверхности, подлежащей сканированию, упомянутой выше; проявочное устройство для проявления электростатического скрытого изображения, образованного на указанном фоточувствительном элементе световым пучком, просканированным указанным оптическим сканирующим устройством, для получения тонирующего изображения; устройство переноса, предназначенное для переноса проявленного тонирующего изображения на переводной материал; закрепляющее устройство для закрепления перенесенного тонирующего изображения на переводном материале.In accordance with a tenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an optical scanning device described with reference to the ninth aspect; a photosensitive member located in place of the surface to be scanned mentioned above; a developing device for developing an electrostatic latent image formed on said photosensitive member by a light beam scanned by said optical scanning device to obtain a tinted image; a transfer device for transferring a developed tinted image onto a transfer material; a fixing device for fixing the transferred tinted image on the translated material.
В соответствии с одиннадцатым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования изображения, содержащее: оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к девятому аспекту; контроллер принтера для преобразования кодированных данных, вводимых из внешнего оборудования, в сигнал изображения и для подачи сигнала изображения на указанное оптическое сканирующее устройство.According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an optical scanning device described with reference to the ninth aspect; a printer controller for converting encoded data input from external equipment into an image signal and for supplying an image signal to said optical scanning device.
В соответствии с двенадцатым аспектом настоящего изобретения разработано устройство формирования цветного изображения, содержащее: по меньшей мере, одно оптическое сканирующее устройство, описанное применительно к девятому аспекту, в котором это или каждое оптическое сканирующее устройство функционирует для записи графической информации применительно к соответствующему одному из фоточувствительных элементов, соответствующих различным цветам соответственно.In accordance with a twelfth aspect of the present invention, there is provided a color image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device described in relation to the ninth aspect, in which this or each optical scanning device operates to record graphic information in relation to a respective one of the photosensitive elements corresponding to different colors respectively.
Эти и другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при рассмотрении нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, выполненного в сочетании с сопровождающими чертежами.These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent upon consideration of the following description of preferred embodiments of the present invention, made in conjunction with the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1А представлен вид в разрезе процесса основного сканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 1A is a cross-sectional view of a main scanning process according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.1В представлен вид в разрезе процесса дополнительного сканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 1B is a cross-sectional view of an additional scanning process according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.2 представлен схематичный вид основной части вдоль направления дополнительного сканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Figure 2 presents a schematic view of the main part along the direction of additional scanning according to the first embodiment of the present invention.
На фиг.3 представлена таблица степени сагиттальной асферичности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Figure 3 presents a table of the degree of sagittal asphericity according to the first embodiment of the present invention.
На фиг.4 представлена иллюстрация степени сагиттальной асферичности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.4 is an illustration of a degree of sagittal asphericity according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.5 представлена иллюстрация степени сагиттальной асферичности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.5 is an illustration of a degree of sagittal asphericity according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.6 представлен схематичный вид, предназначенный для пояснения в подробностях поверхности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.6 is a schematic view for explaining in detail the surface according to the first embodiment of the present invention.
На фиг.7 представлен схематичный вид, предназначенный для пояснения изменения степени сагиттальной асферичности поверхности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.7 is a schematic view for explaining a change in the degree of sagittal asphericity of a surface according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.8 представлен схематичный вид, предназначенный для пояснения изменения степени сагиттальной асферичности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 8 is a schematic view for explaining changes in the degree of sagittal asphericity according to the first embodiment of the present invention.
На фиг.9А и 9В изображены графики, предназначенные для пояснения аберраций согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.9A and 9B are graphs for explaining aberrations according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.10А и 10В изображены графики, предназначенные для пояснения соответственно освещенного места и искривления линий сканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.10A and 10B are graphs for explaining, respectively, an illuminated spot and curving scan lines according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.11 представлен схематичный вид, предназначенный для пояснения формы меридиональной поверхности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.11 is a schematic view for explaining a shape of a meridional surface according to a first embodiment of the present invention.
На фиг.12А представлен схематичный вид основной части вдоль направления дополнительного сканирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.On figa presents a schematic view of the main part along the direction of additional scanning according to the second variant implementation of the present invention.
На фиг.12В представлен схематичный вид основной части вдоль направления дополнительного сканирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.On figv presents a schematic view of the main part along the direction of the additional scan according to the second variant implementation of the present invention.
На фиг.13 представлена иллюстрация степени сагиттальной асферичности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.13 is an illustration of a degree of sagittal asphericity according to a second embodiment of the present invention.
На фиг.14 представлена иллюстрация степени сагиттальной асферичности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.14 is an illustration of a degree of sagittal asphericity according to a second embodiment of the present invention.
На фиг.15 представлена иллюстрация степени сагиттальной асферичности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.15 is an illustration of a degree of sagittal asphericity according to a second embodiment of the present invention.
На фиг.16А и 16В изображены графики, предназначенные для пояснения соответственно освещенного места и искривления линий сканирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.16A and 16B are graphs for explaining, respectively, an illuminated spot and curving scan lines according to a second embodiment of the present invention.
На фиг.17А представлен вид в разрезе процесса основного сканирования согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.17A is a cross-sectional view of a main scanning process according to a third embodiment of the present invention.
На фиг.17В представлен вид в разрезе процесса дополнительного сканирования согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.FIG. 17B is a cross-sectional view of an additional scanning process according to a third embodiment of the present invention.
На фиг.18 представлен схематичный вид основной части устройства формирования изображения согласно настоящему изображению.On Fig presents a schematic view of the main part of the image forming apparatus according to the present image.
На фиг.19 представлен схематичный вид основной части устройства формирования цветного изображения согласно настоящему изобретению.19 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to the present invention.
На фиг.20 представлено перспективное изображение традиционного оптического сканирующего устройства.On Fig presents a perspective image of a traditional optical scanning device.
На фиг.21А и 21В изображены графики, предназначенные для пояснения сферической аберрации согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения по отношению к сравнительному примеру.21A and 21B are graphs for explaining spherical aberration according to a second embodiment of the present invention with respect to a comparative example.
На фиг.22А и 22В изображены графики, предназначенные для пояснения аберраций согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.22A and 22B are graphs for explaining aberrations according to a second embodiment of the present invention.
Описание предпочтительных вариантов осуществленияDescription of Preferred Embodiments
Теперь со ссылками на сопровождающие чертежи будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.Now, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described.
[Первый вариант осуществления изобретения][First embodiment of the invention]
На фиг.1А в направлении основного сканирования представлен вид в разрезе (сечение основного сканирования) основной части оптического сканирующего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.1В представлен вид в разрезе (сечение дополнительного сканирования) основной части оптического сканирующего устройства в первом варианте осуществления.On figa in the direction of the main scan presents a sectional view (cross section of the main scan) of the main part of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a sectional view (cross-section of an additional scan) of the main part of the optical scanning device in the first embodiment.
В настоящем описании термин “направление основного сканирования” относится к направлению, перпендикулярному к оси вращения отклоняющего устройства и к оптической оси сканирующего оптического элемента (то есть к направлению, в котором световой пучок отклоняется при отражении (сканируется при отклонении) отклоняющим устройством. Термин “дополнительное сканирование” относится к направлению, параллельному оси вращения отклоняющего устройства. Термин “плоскость сечения основного сканирования” относится к плоскости, которая содержит оптическую ось сканирующей оптической системы. Термин “плоскость сечения дополнительного сканирования” относится к плоскости сечения, перпендикулярной к плоскости сечения основного сканирования.As used herein, the term “main scan direction” refers to a direction perpendicular to the axis of rotation of the deflecting device and to the optical axis of the scanning optical element (that is, the direction in which the light beam is deflected when reflected (scanned when deflected) by the deflector. The term “additional scanning ”refers to a direction parallel to the axis of rotation of the deflecting device. The term“ cross-sectional plane of the main scan ”refers to a plane that contains t is the optical axis of the scanning optical system. The term “additional scan sectional plane” refers to a sectional plane perpendicular to the sectional plane of the main scan.
На фиг.1А и 1В номером 1 обозначен полупроводниковый лазер, который использован в качестве источника излучения.On figa and 1B, the
Один или несколько расходящихся лучей света полупроводникового лазера 1 преобразуются коллиматорной линзой 2 в параллельные световые пучки или в почти параллельные световые пучки, которые могут быть сходящимися пучками или расходящимися пучками. Вслед за этим диафрагма 3 ограничивает диаметр пучка до получения требуемого диаметра пятна. Номером 4 обозначена цилиндрическая линза, имеющая преломляющую способность только в направлении дополнительного сканирования. Ее назначение заключается в формировании изображения света, попадающего на отклоняющую поверхность 5а отклоняющего устройства 5 (описанного ниже), при этом линейное изображение вытянуто в направлении, параллельном плоскости сечения основного сканирования. Номером 5 обозначено указанное отклоняющее устройство, которое содержит многогранное зеркало (вращающееся многогранное зеркало), имеющее, например, четыре грани (оно может иметь больше четырех граней). Многогранное зеркало 5 вращается с постоянной скоростью в направлении стрелки А.One or more diverging light beams of the
Номером 6 обозначена сканирующая оптическая система, которая состоит из единственного сканирующего оптического элемента (f-θ -линзы), имеющего f-θ -характеристику. Его функция заключается в формировании изображения светового пучка, отклоненного при отражении отклоняющим устройством 5, на поверхности фоточувствительного барабана (фоточувствительного элемента) 8, которая представляет собой сканируемую поверхность. Кроме того, она используется для внесения поправки на наклон отклоняющей поверхности 5а отклоняющего устройства 5. В дальнейшем сканирующая оптическая система 6 будет также называться сканирующим оптическим элементом. Точнее говоря, световой пучок, отклоненный при отражении отклоняющей поверхностью 5а отклоняющего устройства 5, направляется через сканирующую оптическую систему 6 на поверхность 8 фоточувствительного барабана. При вращении многогранного зеркала 5 в направлении стрелки А поверхность 8 фоточувствительного барабана оптически сканируется в направлении стрелки В. Таким образом на поверхности фоточувствительного барабана обозначаются линии сканирования, в результате чего осуществляется запись изображения.
Как показано на фиг.1В, в первом варианте осуществления световой пучок, вышедший из источника света 1, проецируется на отклоняющую поверхность 5а наклонно снизу под углом γ по отношению к направлению дополнительного сканирования, и свет падает на сканирующий оптический элемент 6, который представляет собой единый элемент, изготовленный из стекла или из синтетического полимера. Сканирующий оптический элемент 6 используется для формирования изображения отклоненного светового пучка в виде пятна на поверхности 8 сканирования.As shown in FIG. 1B, in the first embodiment, the light beam exiting from the
Ниже в таблице 1 показано положение оптических поверхностей оптических элементов в первом варианте осуществления.Table 1 below shows the position of the optical surfaces of the optical elements in the first embodiment.
Ниже в таблице 2 указаны формы входной поверхности и выходной поверхности сканирующего оптического элемента 6 в первом варианте осуществления.Table 2 below shows the shapes of the input surface and output surface of the scanning
На фиг.2 представлено сечение дополнительного сканирования, на котором показан оптический путь для части элементов оптической системы оптического сканирующего устройства согласно первому варианту осуществления.Figure 2 presents a cross-section of an additional scan, which shows the optical path for part of the elements of the optical system of the optical scanning device according to the first embodiment.
Как показано на фиг.1В и 2, в первом варианте осуществления световой пучок, вышедший из источника 1 света, проецируется на отклоняющую поверхность 5а наклонно снизу под углом γ по отношению к направлению дополнительного сканирования, и свет падает на сканирующий оптический элемент 6, который представляет собой единый элемент, изготовленный из стекла или из синтетического полимера. Сканирующий оптический элемент 6 имеет анаморфическую поверхность и используется для формирования изображения отклоненного светового пучка в виде пятна или по существу в виде пятна на поверхности 8 сканирования.As shown in FIGS. 1B and 2, in the first embodiment, the light beam exiting from the
На фиг.6 показано выполнение сканирующего оптического элемента 6 согласно первому варианту осуществления.FIG. 6 shows an embodiment of a scanning
Форма меридиональной линии входной поверхности 6а для света и выходной поверхности 6b для света сканирующего оптического элемента 6 определяется асферической формой поверхности, которая может быть выражена функцией вплоть до 10-го порядка. Например, как показано на фиг.6, предполагается, что точка пересечения сканирующего оптического элемента 6 и оптической оси La принимается за начало О1 отсчета, направление оптической оси используется в качестве оси X, ось, перпендикулярная к оптической оси La, в пределах плоскости (плоскости X-Y) сечения основного сканирования используется в качестве оси Y, а направление, перпендикулярное к плоскости X-Y, используется в качестве оси Z. В этом случае форма меридиональной линии Xa в меридиональном направлении, соответствующем направлению основного сканирования (направлению по оси Y), может быть выражена следующим уравнением:The shape of the meridional line of the
где R – радиус кривизны меридиональной линии, а k, B4, B6, B8, B10, B12, B14 и B16 – коэффициенты асферичности.where R is the radius of curvature of the meridional line, and k, B4, B6, B8, B10, B12, B14 and B16 are the asphericity coefficients.
Кроме того, форма сагиттальной линии S в сагиттальном направлении, соответствующем направлению дополнительного сканирования, может быть выражена следующим уравнением:In addition, the shape of the sagittal line S in the sagittal direction corresponding to the direction of the additional scan can be expressed by the following equation:
где S – форма сагиттальной линии, заданной в пределах плоскости, которая содержит нормаль к меридиональной линии для каждого положения Y в меридиональном направлении и которая перпендикулярна к плоскости сечения основного сканирования (к плоскости X-Y).where S is the shape of the sagittal line defined within the plane that contains the normal to the meridional line for each position Y in the meridional direction and which is perpendicular to the plane of the main scan section (to the X-Y plane).
В данном случае радиус кривизны (сагиттальный радиус кривизны) Rs* в направлении сканирования в точке Y, отстоящей от оптической оси на расстоянии Y, и в направлении основного сканирования может быть выражен следующим уравнением:In this case, the radius of curvature (sagittal radius of curvature) Rs * in the scanning direction at a point Y that is Y from the optical axis and in the main scanning direction can be expressed by the following equation:
Rs*=Rs× (1+D2× Y2+D4× Y4+D6× Y6+D8× Y8+D10× Y10),Rs * = Rs × (1 + D2 × Y 2 + D4 × Y 4 + D6 × Y 6 + D8 × Y 8 + D10 × Y 10 ),
где Rs – сагиттальный радиус кривизны на оптической оси La, а D2, D4, D6, D8 и D10 – сагиттальные показатели приращения. Существует поверхность, для которой нижеследующее значение X добавляется к уравнению (а), приведенному выше, в качестве асферической составляющей в сагиттальном направленииwhere Rs is the sagittal radius of curvature on the optical axis La, and D2, D4, D6, D8, and D10 are the sagittal increment indices. There is a surface for which the following value of X is added to equation (a) above as an aspherical component in the sagittal direction
X=(Cl+C2Y2+C3Y4)Z4.X = (Cl + C2Y 2 + C3Y 4 ) Z 4 .
Хотя в первом варианте осуществления форма поверхности определяется уравнениями, упомянутыми выше, настоящее изобретение не ограничено использованием вышеуказанных уравнений, и может использоваться любое другое уравнение, которым можно описать асферические составляющие в сагиттальном направлении.Although in the first embodiment, the surface shape is determined by the equations mentioned above, the present invention is not limited to the use of the above equations, and any other equation that can describe aspherical components in the sagittal direction can be used.
Кроме того, в первом варианте осуществления каждая поверхность сканирующего оптического элемента 6 не создает сдвига или наклона в направлении дополнительного сканирования. Местоположение 5а1, из которого световой пучок, направляемый к концевой части поверхности 8 сканирования, отклоняется при отражении отклоняющей поверхностью 5а многогранного зеркала 5, находится на той же самой высоте, что и оптическая ось La сканирующего оптического элемента 6.In addition, in the first embodiment, each surface of the scanning
Как показано в таблице 2, входная поверхность 6а сканирующей оптической системы 6 представляет собой цилиндрическую поверхность, имеющую оптическую силу только в направлении основного сканирования, при этом форма меридиональной поверхности соответствует форме асферической поверхности (не дугообразной форме), тогда как форма сагиттальной поверхности соответствует плоскости (прямой линии). Выходная плоскость 6b сканирующей оптической системы 6 содержит поверхность с изменяющимся сагиттальным радиусом кривизны, при этом форма меридиональной линии является дугообразной, тогда как форма сагиттальной линии выражается так, что вдоль меридионального направления радиус кривизны непрерывно изменяется по мере удаления от оптической оси. Кроме того, выходная поверхность задается поверхностью с изменяющимся сагиттальным радиусом кривизны, при этом она имеет дугообразную форму на оптической оси, но имеет форму асферической поверхности (не дугообразную форму) на части, находящейся вне оптической оси, а вдоль меридионального направления степень асферичности изменяется по мере удаления от оптической оси.As shown in table 2, the
Кроме того, что касается формы асферической поверхности сканирующего оптического элемента 6 в пределах плоскости сечения основного сканирования, то она определяется формой, не имеющей точки перегиба при изменении кривизны.In addition, with regard to the shape of the aspherical surface of the scanning
Далее схематичный вид оптического сканирующего устройства согласно первому варианту осуществления, приведенный на фиг.2, будет пояснен применительно к направлению дополнительного сканирования.Next, a schematic view of an optical scanning device according to a first embodiment shown in FIG. 2 will be explained with reference to the direction of additional scanning.
В первом варианте осуществления световой пучок Li, вышедший из источника 1 света, падает на отклоняющую поверхность 5а отклоняющего устройства 5 в направлении дополнительного сканирования под углом γ =3° по отношению к плоскости сечения основного сканирования. Кроме того, световой пучок Ld, отраженный отклоняющей поверхностью 5а, падает на сканирующий оптический элемент 6 в направлении дополнительного сканирования под углом γ =3° по отношению к плоскости сечения основного сканирования. По этой причине место, из которого приходит главный луч (штрихпунктирная линия) отклоненного светового пучка Ld и проходит входную поверхность 6а и выходную поверхность 6b, далеко отстоит от сагиттальной оптической оси (или меридиональной) La. Местоположения Za и Zb прохождения поверхностей линзы и расстояние Zлинзы от оптической оси La находятся над меридиональной линией (Zлинзы=0) и следовательно, это означает, что Zлинзы>>0.In the first embodiment, the light beam Li emerging from the
В первом варианте осуществления расстояние Zлинзы от местоположения Za в направлении дополнительного сканирования, где отклоненный световой пучок Ld падает на входную поверхность 6а сканирующего оптического элемента 6, равно Zлинзы=2,73 мм, тогда как расстояние Zлинзы от места Zb, где свет достигает выходной поверхности 6b, равно Zлинзы=3,34 мм.In the first embodiment, the distance Z of the lens from the location Za in the direction of additional scanning, where the deflected light beam Ld falls on the
Отклоненный световой пучок Ld, прошедший через сканирующий оптический элемент 6, отображается в виде пятна на поверхности 8 сканирования благодаря светособирающему свойству сканирующего оптического элемента 6.The deflected light beam Ld transmitted through the scanning
Как описывалось, когда главный луч отклоненного светового пучка Ld проходит местоположение, находящееся на расстоянии от меридиональной (или сагиттальной) оптической оси La, то световой пучок, прошедший через сканирующий оптический элемент 6, отклоняется вниз благодаря оптической силе (преломляющей способности) линзы.As described, when the main beam of the deflected light beam Ld passes a location located at a distance from the meridional (or sagittal) optical axis La, the light beam passing through the scanning
В этом случае, если юстировка сканирующей оптической системы 6 не выполнена соответствующим образом, свет пересекает оптическую ось La до того, как он достигает поверхности 8 сканирования, так что на поверхность 8 сканирования он падает в местоположение, находящееся ниже плоскости сечения основного сканирования. Местоположение в направлении дополнительного сканирования, где отклоненный световой пучок Ld падает на поверхность 8 сканирования, будет называться “освещенным местом Zo”, тогда как расстояние от оптической оси La будет называться “Zизображения”.In this case, if the alignment of the scanning
Местоположение падения отклоненного светового пучка Ld в направлении дополнительного сканирования на входную поверхность 6а и выходную поверхность 6b сканирующей оптической системы 6, а также и ее оптическая сила (преломляющая способность) оказывают влияние на отклонение вниз отклоненного светового пучка Ld в зависимости от высоты изображения. Вследствие этого возникает проблема, заключающаяся в том, что расстояние Zизображения освещенного места Zo перестает быть одинаковым, в результате чего возникает эффект, называемый “искривлением линий сканирования”.The incident location of the deflected light beam Ld in the direction of additional scanning on the
Для решения указанной проблемы в оптическом сканирующем устройстве согласно первому варианту осуществления выходная поверхность 6b сканирующего оптического элемента 6, который представляет собой единственный элемент, образующий сканирующую оптическую систему, снабжена поверхностью с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, задаваемой формой S сагиттальной линии в приведенном выше уравнении (b) и численными значениями на фиг.6. В данном описании термин “поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности” относится к поверхности, у которой вдоль меридионального направления поверхности линзы степень Xz сагиттальной асферичности изменяется по мере удаления от оптической оси La поверхности линзы.To solve this problem in the optical scanning device according to the first embodiment, the
В этом описании термин “степень ΔXz сагиттальной асферичности” относится к степени Xz, указанной на фиг.6, благодаря которой в определенном месте Zлинзы (Zлинзы≠ 0 мм) в направлении дополнительного сканирования, исключая меридиональную линию (исключая сагиттальную оптическую ось), поверхность линзы отклоняется от базового сагиттального радиуса Rs* кривизны. Фраза “степень ΔXz сагиттальной асферичности изменяется” означает, что степень ΔXz сагиттальной асферичности в одном и том же месте Zлинзы (Zлинзы≠ 0 мм) в направлении дополнительного сканирования изменяется в зависимости от местоположения по оси Y в меридиональном направлении. То есть это означает состояние dΔXz/dY.In this description, the term “degree of ΔXz of sagittal asphericity” refers to the degree of Xz indicated in FIG. 6, due to which at a certain point Z lenses (Z lens ≠ 0 mm) in the direction of additional scanning, excluding the meridional line (excluding the sagittal optical axis), the lens surface deviates from the base sagittal radius Rs * of curvature. The phrase “the degree ΔXz of sagittal asphericity changes” means that the degree ΔXz of sagittal asphericity at the same location of the Z lens (Z lens ≠ 0 mm) in the direction of additional scanning varies depending on the location along the Y axis in the meridional direction. That is, it means the state dΔXz / dY.
На фиг.3 показано, каким образом изменяется степень Δ Xz сагиттальной асферичности выходной поверхности 6b сканирующего оптического элемента 6 согласно первому варианту осуществления. На фиг.4 показано, каким образом степень ΔXz сагиттальной асферичности на расстоянии Z от сагиттальной оптической оси изменяется вдоль меридионального направления (в зависимости от значения Y), то есть степень Xz сагиттальной асферичности в месте ZRa на фиг.7. На фиг.5 показано, каким образом степень ΔXz сагиттальной асферичности на расстоянии Y вдоль меридионального направления от оптической оси La выходной поверхности 6b изменяется в направлении дополнительного сканирования (в направлении по оси Z), то есть степень Δ Xz сагиттальной асферичности в местоположение YRa на фиг.8.Figure 3 shows how the degree of sagittal asphericity Δ Xz of the
В первом варианте осуществления сагиттальная форма выходной поверхности 6b на оптической оси La выполнена дугообразной, а на части, удаленной от оптической оси La в меридиональном направлении, сагиттальная форма выполнена не дугообразной (асферической). Более того, как показано на фиг.4, выходная поверхность 6b задана как указанная асферическая поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, что в меридиональном направлении степень Δ Xz сагиттальной асферичности постепенно возрастает от нуля по мере удаления от оптической оси La, а после прохождения пикового значения она постепенно уменьшается.In the first embodiment, the sagittal shape of the
Кроме того, как показано на фиг.5, степень сагиттальной асферичности добавляется таким образом, что на части выходной поверхности 6b вне оптической оси La она постепенно возрастает по мере удаления от сагиттальной оптической оси La в направлении дополнительного сканирования. В данном случае положительный знак означает отклонение от основной дугообразной формы в направлении к поверхности сканирования.In addition, as shown in FIG. 5, the degree of sagittal asphericity is added so that on a portion of the
Поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности выполнена такой, что по мере удаления от оптической оси La на выходной поверхности 6b в меридиональном направлении степень сагиттальной асферичности постепенно спадает от нуля, а на части выходной поверхности 6b вне оптической оси La степень сагиттальной асферичности постепенно уменьшается по мере удаления от сагиттальной оптической оси La в направлении дополнительного сканирования.The surface with a varying degree of sagittal asphericity is such that, as the distance from the optical axis La on the
К тому же, степень сагиттальной асферичности добавляется в очень небольшом количестве, составляющем приблизительно 1/100 часть основной дугообразной формы, и сагиттальная асферическая поверхность является эффективной только для исправления искривления линий сканирования без внесения существенного вклада в кривизну поля в направлении дополнительного сканирования.In addition, the degree of sagittal asphericity is added in a very small amount, approximately 1/100 of the main arcuate shape, and the sagittal aspherical surface is effective only for correcting the curvature of the scan lines without making a significant contribution to the curvature of the field in the direction of additional scanning.
На фиг.9А и 9В изображены аберрации в первом варианте осуществления изобретения.On figa and 9B depict aberrations in the first embodiment of the invention.
Кривизна поля в направлении основного сканирования находится в пределах диапазона ± 0,6 мм, а кривизна поля в направлении дополнительного сканирования находится в пределах диапазона ± 0,3 мм. Таким образом, они хорошо исправлены. Кроме того, дисторсия (f-θ -характеристика) находится в пределах диапазона ± 0,3%, а сдвиг высоты изображения находится в пределах диапазона ± 0,08 мм, и они являются хорошо скорректированными.The curvature of the field in the direction of the main scan is within the range of ± 0.6 mm, and the curvature of the field in the direction of the secondary scan is within the range of ± 0.3 mm. Thus, they are well fixed. In addition, the distortion (f-θ characteristic) is within the range of ± 0.3%, and the shift in image height is within the range of ± 0.08 mm, and they are well adjusted.
Таким образом, отдельно от исправления кривизны поля в направлении дополнительного сканирования на основе светособирающего свойства, которое обеспечивается основной дугообразной формой, благодаря эффекту асферичности предоставляется возможность управления освещенным местоположением на поверхности сканирования. Вследствие действия асферической поверхности освещенное местоположение Zoa, являющееся результатом отклоненного света, направляемого в различные точки изображения по высоте, может быть выполнено точно совмещенным с освещенным местоположением Zo в середине высоты изображения. То есть кривизну поля в направлении дополнительного сканирования и искривление линий сканирования можно исправлять независимо друг от друга. Если говорить более конкретно относительно совмещения, то его осуществляют с достижением позиционного сдвига в направлении дополнительного сканирования, не превышающего 10 мкм, предпочтительно, чтобы он не превышал 5 мкм.Thus, apart from correcting the curvature of the field in the direction of additional scanning, based on the light-collecting property, which is ensured by the main arc-shaped shape, due to the asphericity effect, it is possible to control the illuminated location on the scanning surface. Due to the action of the aspherical surface, the illuminated Zoa location resulting from the deflected light directed to different points of the image in height can be made exactly aligned with the illuminated Zo location in the middle of the image height. That is, the curvature of the field in the direction of the additional scan and the curvature of the scan lines can be corrected independently of each other. More specifically with regard to alignment, it is carried out with the achievement of a positional shift in the direction of the additional scan, not exceeding 10 microns, preferably not exceeding 5 microns.
Положение освещенного места и искривление линий сканирования в оптическом сканирующем устройстве согласно первому варианту осуществления показаны на фиг.10А и 10В в сравнении с положением освещенного местоположения и искривлением линий сканирования из сравнительного примера. Оптическое сканирующее устройство из сравнительного примера имело сканирующую оптическую систему без эффекта асферической поверхности из первого варианта осуществления. Искривление линий сканирования определялось по сдвигу положения освещенного местоположения между серединой высоты изображения и другими точками изображения по высоте.The position of the illuminated spot and the curvature of the scan lines in the optical scanning device according to the first embodiment are shown in FIGS. 10A and 10B in comparison with the position of the illuminated location and the curvature of the scan lines from the comparative example. The optical scanning device of the comparative example had a scanning optical system without an aspherical surface effect from the first embodiment. The curvature of the scan lines was determined by the shift in the position of the illuminated location between the middle of the image height and other image points in height.
Как видно из фиг.10А и 10В, освещенное местоположение на середине высоты изображения, соответствующей оптической оси сканирующей оптической системы 6, как в случае первого варианта осуществления, так и в сравнительном примере, находится на расстоянии Zизображения=0,1819 мм, и это место находится выше сагиттальной оптической оси.As can be seen from FIGS. 10A and 10B, the illuminated location in the middle of the image height corresponding to the optical axis of the scanning
В сравнительном примере в сопоставлении с серединой высоты изображения освещенное местоположение на концевой части высоты изображения смещено вниз, и создается искривление линии сканирования, составляющее 11 мкм. По сравнению с этим в первом варианте осуществления освещенные местоположения на различных высотах изображения выровнены, а искривление линии сканирования исправлено до достаточно небольшой величины 5,0 мкм.In a comparative example, in comparison with the middle of the image height, the illuminated location at the end portion of the image height is shifted down, and a curvature of the scan line of 11 μm is created. Compared to this, in the first embodiment, the illuminated locations at different image heights are aligned, and the curvature of the scan line is corrected to a sufficiently small value of 5.0 μm.
Из вышесказанного можно видеть, что путем изменения степени Xz сагиттальной асферичности по мере удаления от оптической оси La в меридиональном направлении положение освещенного места на каждой высоте изображения может быть выровнено, а искривление линии сканирования может быть заметно уменьшено.From the foregoing, it can be seen that by varying the degree of Xz of sagittal asphericity with increasing distance from the optical axis La in the meridional direction, the position of the illuminated spot at each image height can be aligned, and the curvature of the scan line can be noticeably reduced.
Кроме того, поскольку в оптическом сканирующем устройстве согласно первому варианту осуществления освещенное местоположение Zo на поверхности 8 сканирования находится ближе к сагиттальной оптической оси La по сравнению с местом Za или Zb в направлении дополнительного сканирования, когда отклоненный световой пучок Ld достигает входной поверхности 6а или выходной поверхности 6b сканирующей оптической системы 6, то искривление линии сканирования может быть исправлено более удовлетворительно.Furthermore, since in the optical scanning device according to the first embodiment, the illuminated location Zo on the
Далее будет описан единственный сканирующий оптический элемент 6, который образует сканирующую оптическую систему согласно первому варианту осуществления изобретения. Входная поверхность 6а представляет собой цилиндрическую поверхность, имеющую оптическую силу только в направлении основного сканирования. Выходная поверхность 6b представляет собой поверхность с изменяющимся сагиттальным радиусом кривизны, при этом меридиональная линия имеет дугообразную форму, тогда как сагиттальная линия выполнена выпуклой, а абсолютное значение радиуса кривизны постепенного возрастает по мере удаления от оптической оси в меридиональном направлении. Кроме того, по левую и по правую сторону от направления основного сканирования с лежащей посредине оптической осью сканирующей оптической системы 6 сагиттальный радиус кривизны изменяется несимметрично. Как описывалось выше, суммарная оптическая сила (преломляющая способность) сканирующей оптической системы 6 в направлении дополнительного сканирования сосредоточена на выходной поверхности 6b.Next will be described a single scanning
Точнее говоря, сосредоточено 90% или более суммарной оптической силы. То есть в том случае, когда оптическая сила сканирующей оптической системы 6 в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ so, а оптическая сила поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ si, структура является такой, что выполняется следующее соотношение:More precisely, 90% or more of the total optical power is concentrated. That is, in the case where the optical power of the scanning
На фиг.11 представлен схематичный вид основной части первого варианта осуществления в направлении основного сканирования.11 is a schematic view of the main part of the first embodiment in the main scanning direction.
Меридиональная форма выходной поверхности 6b, показанной на фиг.11, является дугообразной и выполнена с такой формой, что, если расстояние вдоль оптической оси сканирующей оптической системы 6 от местоположения в направлении основного сканирования, где световой пучок отклоняется с помощью отклоняющей поверхности 5а, до места, где отклоненный световой пучок достигает выходной поверхности 6b, равно Р1, а расстояние от местоположения, где отклоненный световой пучок достигает выходной поверхности 6b, до местоположения, где он падает на поверхность 8 сканирования, равно Р2, то для световых путей отклоненных световых пучков, направленных ко всем точкам изображения по высоте на поверхности 8 сканирования, отношение Р2/Р1 становится приблизительно постоянным (Р2/Р1=постоянной величине) или в качестве альтернативы оно находится в пределах±10% определенного значения. Например, что касается случая светового пути для отклоненного светового пучка Ld, направленного на концевую часть Ip высоты изображения, то, если расстояние от местоположения, где отклоненный световой пучок Ld отражается отклоняющей поверхностью 5а до местоположения, где отклоненный световой пучок Ld достигает выходной поверхности 6b, равно М1, а расстояние от местоположения, где отклоненный световой пучок Ld достигает выходной поверхности 6b, до местоположения, где он достигает поверхности 8 сканирования, равно М2, меридиональная форма задается так, что отношение М2/М1 примерно равно Р2/Р1 (М2/М1≈ Р2/Р1, точнее равенство соблюдается в пределах ± 10%). То есть она задается так, что выполняется соотношение:The meridional shape of the
Хотя в первом варианте осуществления суммарная оптическая сила (преломляющая способность) сканирующей оптической системы 6 в направлении дополнительного сканирования сосредоточена на выходной поверхности 6b, но все же, как описывалось выше, можно согласованно создавать кривизну поля в направлении дополнительного сканирования благодаря меридиональной форме и получать поперечное увеличение (увеличение при дополнительном сканировании) β s в направлении дополнительного сканирования, при этом даже имеющее почти постоянное значение. Увеличение при дополнительном сканировании сканирующей оптической системой 6 в первом варианте осуществления равно β s=-2,31x.Although in the first embodiment, the total optical power (refractive power) of the scanning
При такой компоновке, даже если сканирующий оптический элемент 6 оказывается смещенным или наклоненным в направлении дополнительного сканирования вследствие ошибки, допущенной при производстве погрешности сборки, например с образованием эксцентриситета в направлении дополнительного сканирования, расчетные (исходные) характеристики, относящиеся к искривлению линий сканирования, могут сохраняться.With this arrangement, even if the scanning
А именно, согласно первому варианту осуществления оптического сканирующего устройства искривление линий сканирования может быть удовлетворительно исправлено на поверхности 8 сканирования в пределах всей высоты изображения, и кроме того, даже если возникает какой-либо эксцентриситет сканирующего оптического элемента 6 в направлении дополнительного сканирования, весьма небольшое искривление линий сканирования может остаться неизменным. Поэтому в соответствии с первым вариантом осуществления предложено оптическое сканирующее устройство, с помощью которого можно стабильно исправлять искривление линий сканирования и постоянно получать высококачественные изображения.Namely, according to the first embodiment of the optical scanning device, the curvature of the scanning lines can be satisfactorily corrected on the
В первом варианте осуществления рассмотрен пример, в котором световой пучок, испускаемый из источника 1 излучения, проецируется на отклоняющее устройство под углом γ наклонного падения по отношению к плоскости сечения основного сканирования и в котором местоположение, где отклоненный световой пучок, направляемый к концевой части поверхности 8 сканирования, отклоняется при отражении отклоняющей поверхностью 5а многогранного зеркала 5, находится на том же самом уровне, что и оптическая ось сканирующей оптической системы 6. Однако изобретение не ограничено этим примером. В альтернативном примере местоположение, где световой пучок, направляемый ко всем точкам изображения по высоте, отклоняется при отражении отклоняющей поверхностью 5а, может находиться выше оптической оси. В этом случае все еще могут быть получены полезные результаты настоящего изобретения.In the first embodiment, an example is considered in which the light beam emitted from the
Кроме того, хотя первый вариант осуществления относится к оптическому сканирующему устройству, в котором оптически сканируется один световой пучок, изобретение не ограничено этим случаем. По существу те же самые полезные эффекты можно получить в оптическом сканирующем устройстве многопучкового типа, в котором два, три, четыре или больше световых пучков сканируются одновременно.Furthermore, although the first embodiment relates to an optical scanning device in which a single light beam is optically scanned, the invention is not limited to this case. Essentially the same beneficial effects can be obtained in a multi-beam type optical scanning device in which two, three, four or more light beams are scanned simultaneously.
Далее, хотя первый вариант осуществления относится к примеру, в котором сканирующая оптическая система образована единственным сканирующим оптическим элементом, изобретение не ограничено этим случаем. Сканирующая оптическая система может содержать несколько оптических устройств, таких как сканирующие оптические элементы или формирующие изображения зеркала. По меньшей мере, одна поверхность таких сканирующих оптических элементов может быть выполнена в виде поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, благодаря которой можно удовлетворительно исправлять искривление линий сканирования.Further, although the first embodiment relates to an example in which a scanning optical system is constituted by a single scanning optical element, the invention is not limited to this case. A scanning optical system may comprise several optical devices, such as scanning optical elements or imaging mirrors. At least one surface of such scanning optical elements can be made in the form of a surface with a varying degree of sagittal asphericity, due to which it is possible to satisfactorily correct the curvature of the scanning lines.
Следует отметить, что в первом варианте осуществления входная поверхность и/или выходная поверхность сканирующего оптического элемента может быть образована вместе с дифракционным средством для того, чтобы получить аналогичное свойство асферической поверхности, описанное выше.It should be noted that in the first embodiment, the input surface and / or output surface of the scanning optical element can be formed together with diffraction means in order to obtain the same aspherical surface property described above.
[Второй вариант осуществления изобретения][Second embodiment of the invention]
На фиг.12А и 12В представлены схематичные виды вдоль плоскости сечения дополнительного сканирования оптического сканирующего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.12A and 12B are schematic views along a sectional plane of an additional scan of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.
Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что степень сагиттальной асферичности выходной поверхности 6b сканирующего оптического элемента 6 выполнена переменной.The second embodiment differs from the first embodiment in that the degree of sagittal asphericity of the
Ниже в таблице 3 указаны формы входной поверхности 6а и выходной поверхности 6b сканирующего оптического элемента 6 согласно второму варианту осуществления.Table 3 below shows the shapes of the
Далее будет рассмотрен схематичный вид оптического сканирующего устройства в направлении дополнительного сканирования согласно второму варианту осуществления изобретения, показанный на фиг.12А.Next, a schematic view of an optical scanning device in the direction of additional scanning according to a second embodiment of the invention shown in FIG. 12A will be considered.
Во втором варианте осуществления изобретения световой пучок Li1, испускаемый из источника 1 излучения, падает на отклоняющую поверхность 5а отклоняющего устройства 5 под углом γ =3° в направлении дополнительного сканирования по отношению к плоскости сечения основного сканирования. Кроме того, отклоненный световой пучок Ld1, отраженный отклоняющей поверхностью 5а, падает на сканирующий оптический элемент 6 под углом γ =3° в направлении дополнительного сканирования по отношению к плоскости сечения основного сканирования. Поэтому местоположение, где главный луч (штрихпунктирная линия) отклоненного светового пучка Ld1 приходит на входную поверхность 6а и выходную поверхность 6b, проходит указанные поверхности, находится на большом расстоянии от сагиттальной оптической оси (или меридиональной) La. Местоположения Za и Zb прохождения на поверхностях линзы и точка Zлинзы удаления от оптической оси La находятся выше положения меридиональной линии (Zлинзы=0) и, следовательно, это означает, что Zлинзы>>0.In a second embodiment of the invention, the light beam Li1 emitted from the
Во втором варианте осуществления расстояние Zлинзы от местоположения Za в направлении дополнительного сканирования, где отклоненный световой пучок Ld1 попадает на входную поверхность 6а сканирующего оптического элемента 6, равно Zлинзы=2,73 мм, тогда как расстояние Zлинзы от местоположения Zb, где свет попадает на выходную поверхность 6b, равно Zлинзы=3,34 мм.In the second embodiment, the distance Z of the lens from the location Za in the direction of additional scanning, where the deflected light beam Ld1 hits the
Кроме того, что касается светового пучка Li2, падающего наклонно под углом γ =1,5° , то расстояние Zлинзы от местоположения Zc в направлении дополнительного сканирования, где световой пучок падает на входную поверхность 6а сканирующего оптического элемента 6, равно Zлинзы=1,36 мм, тогда как расстояние Zлинзы от местоположения Zd, где свет попадает на выходную поверхность 6d, равно Zлинзы=1,67 мм.In addition, with regard to the light beam Li2 incident obliquely at an angle γ = 1.5 °, the distance Z of the lens from the location Zc in the direction of the additional scan, where the light beam falls on the
Отклоненный световой пучок Ld (Ld1 или Ld2), прошедший через сканирующий оптический элемент 6, формирует на поверхности 8 сканирования изображение в виде пятна благодаря светособирающему свойству сканирующего оптического элемента 6. Во втором варианте осуществления оба отклоненных световых пучка, Ld1 и Ld2, достигают поверхности 8 сканирования, находясь в пределах плоскости сечения основного сканирования (на оптической оси La сканирующего оптического элемента 6). Для обеспечения прихода световых пучков, имеющих различные углы наклонного падения, например описанных выше, в одно и то же местоположение (на оптической оси) на поверхности 8 сканирования, сферическая аберрация в направлении дополнительного сканирования должна быть хорошо исправлена в пределах области (заштрихованной зоны на фиг.12В), содержащей отклоненные световые пучки Ld1 и Ld2. Более подробно это будет описано ниже.The deflected light beam Ld (Ld1 or Ld2) passing through the scanning
В данном описании местоположение в направлении дополнительного сканирования, где отклоненный световой пучок Ld падает на поверхность 8 сканирования, будет называться “освещенным местом Zo”, тогда как расстояние от оптической оси La будет называться “Zизображения”.In this description, the location in the direction of the additional scan, where the deflected light beam Ld falls on the
Местоположение в направлении дополнительного сканирования, где отклоненный световой пучок Ld попадает на входную поверхность 6а и выходную поверхность 6b сканирующей оптической системы 6, а также оптическая сила (преломляющая способность), имеющая решающее значение для отклонения отклоненного светового пучка Ld вниз, являются различными в зависимости от высоты изображения. Вследствие этого возникает проблема, заключающаяся в том, что расстояние Zизображения для освещенного местоположения Zo не остается одним и тем же, в результате чего возникает так называемое “искривление линий сканирования”.The location in the direction of the additional scan, where the deflected light beam Ld hits the
Для решения указанной проблемы в оптическом сканирующем устройстве согласно второму варианту осуществления выходная поверхность 6b сканирующего оптического элемента 6, который является единственным оптическим элементом, образующим сканирующую оптическую систему, снабжена поверхностью с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, задаваемой сагиттальной формой S в приведенном выше уравнении (b) и численными значениями на фиг.13. Здесь термин “поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности” относится к поверхности, у которой вдоль меридионального направления поверхности линзы степень Δ Xz асферичности сагиттальной поверхности изменяется по мере удаления от оптической оси La поверхности линзы.To solve this problem in the optical scanning device according to the second embodiment, the
Здесь же термин “степень ΔXz сагиттальной асферичности” относится к степени ΔXz, показанной на фиг.6, с помощью которой в определенном месте Zлинзы (Zлинзы≠ 0 мм) в направлении дополнительного сканирования, кроме как на меридиональной (кроме как на сагиттальной оптической оси), поверхность линзы отклоняется от базового сагиттального радиуса Rs* кривизны. Термин “степень ΔXz сагиттальной асферичности изменяется” означает, что степень ΔXz сагиттальной асферичности в одном и том же местоположении Zлинзы (Zлинзы≠ 0) в направлении дополнительного сканирования изменяется в зависимости от координаты Y в меридиональном направлении. То есть это означает состояние dΔXz/dY≠ 0.Here, the term “degree of ΔXz of sagittal asphericity” refers to the degree of ΔXz shown in FIG. 6, with the help of which in a certain place Z lenses (Z lens ≠ 0 mm) in the direction of additional scanning, except on the meridional (except on the sagittal optical axis), the lens surface deviates from the base sagittal radius of curvature Rs *. The term “sagittal asphericity degree ΔXz changes” means that the sagittal asphericity ΔXz degree at the same location of the Z lens (Z lens ≠ 0) in the secondary scanning direction varies depending on the Y coordinate in the meridional direction. That is, this means the state dΔXz /
На фиг.13 показано, каким образом изменяется степень ΔXz сагиттальной асферичности выходной поверхности 6b сканирующего оптического элемента 6 согласно второму варианту осуществления. На фиг.14 показано, каким образом степень ΔXz сагиттальной асферичности на расстоянии Z от сагиттальной оптической оси изменяется вдоль меридионального направления (значения по оси Y), то есть степень ΔXz сагиттальной асферичности в местоположении ZRa на фиг.7. На фиг.15 показано, каким образом степень ΔXz сагиттальной асферичности на расстоянии Y вдоль меридионального направления от оптической оси La выходной поверхности 6b изменяется в направлении дополнительного сканирования (в направлении по оси Z), то есть степень ΔXz сагиттальной асферичности в месте YRa на фиг.8.13 shows how the degree of sagittal asphericity ΔXz of the
Во втором варианте осуществления сагиттальная форма выходной поверхности 6b является не дугообразной (асферической). Более того, как показано на фиг.14, выходная поверхность 6b задана в виде такой поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, что в меридиональном направлении степень асферичности сагиттальной поверхности постепенно уменьшается по мере удаления от оптической оси. Кроме того, как показано на фиг.15, степень сагиттальной асферичности добавляется так, что она постепенно возрастает по мере удаления от сагиттальной оптической оси в направлении дополнительного сканирования. В данном случае положительный знак означает переход от основной дугообразной формы по направлению к поверхности сканирования.In a second embodiment, the sagittal shape of the
Поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности выполнена такой, что по мере удаления от оптической оси La на выходной поверхности 6b в меридиональном направлении степень сагиттальной асферичности постепенно спадает от нуля, а на части выходной поверхности 6b вне оптической оси La степень сагиттальной асферичности постепенно уменьшается по мере удаления от сагиттальной оптической оси La в направлении дополнительного сканирования.The surface with a varying degree of sagittal asphericity is such that, as the distance from the optical axis La on the
К тому же, степень сагиттальной асферичности добавляется в очень небольшом количестве, составляющем приблизительно 1/100 часть основной дугообразной формы, и сагиттальная асферическая поверхность является эффективной только для исправления искривления линий сканирования без внесения существенного вклада в кривизну поля в направлении дополнительного сканирования.In addition, the degree of sagittal asphericity is added in a very small amount, approximately 1/100 of the main arcuate shape, and the sagittal aspherical surface is effective only for correcting the curvature of the scan lines without making a significant contribution to the curvature of the field in the direction of additional scanning.
На фиг.21А и 21В показаны сферические аберрации в направлении дополнительного сканирования на середине высоты развернутого изображения и на конце высоты развернутого изображения в соответствии со вторым вариантом осуществления. Хотя реальный световой пучок ограничен узкой областью, показанной на фиг.12А, для оценки сферической аберрации линзы, примененной во втором варианте осуществления, использовалась область, заштрихованная на фиг.12В. Что касается сравнительного примера, то в нем использовалась линза без асферической поверхности в сагиттальном направлении. По оси ординат представлено положение светового луча в направлении дополнительного сканирования, проходящего через входную поверхность 6а сканирующего оптического элемента 6. Как изображено на этих графиках, во всей области, включающей отклоненные световые пучки Ld1 и Ld2, сферическая аберрация в направлении дополнительного сканирования исправлена удовлетворительно.On figa and 21B shows the spherical aberration in the direction of additional scanning at the middle of the height of the expanded image and at the end of the height of the expanded image in accordance with the second embodiment. Although the real light beam is limited to the narrow region shown in FIG. 12A, the region shaded in FIG. 12B was used to evaluate the spherical aberration of the lens used in the second embodiment. As for the comparative example, it used a lens without an aspherical surface in the sagittal direction. The ordinate axis represents the position of the light beam in the direction of the additional scan passing through the
Точнее говоря, когда фокусное расстояние сканирующей оптической системы равно fs, а сканирующий оптический элемент 6 выполнен так, что во всей области угол падения светового пучка не больше γ , сферическая аберрация в направлении дополнительного сканирования сохраняется на уровне не более 0,05fs.More precisely, when the focal length of the scanning optical system is fs, and the scanning
В случае сферической аберрации, исправленной так, как описано выше, световой пучок, наклонно падающий на участок, где исправлена сферическая аберрация, несомненно может быть отображен на оптической оси сканирующего оптического элемента 6. Это обеспечивает получение двух следующих полезных результатов.In the case of spherical aberration corrected as described above, a light beam inclined incidently on the area where the spherical aberration is corrected can certainly be displayed on the optical axis of the scanning
Во-первых, даже если угол γ наклонного падения изменяется, например вследствие погрешности в размещении источника света или коллиматорной линзы, без всякого сомнения свет может быть отображен в том же самом освещенном месте на фоточувствительном барабане и поэтому регулировка освещенного места в направлении дополнительного сканирования может быть упрощенной. Кроме того, даже если угол γ наклонного падения колеблется вследствие какой-либо вибрации устройства, то это не приводит к сильной нерегулярности и, следовательно, устойчивое качество изображения может сохраняться.Firstly, even if the angle of inclined incidence γ changes, for example, due to an error in the placement of the light source or the collimator lens, there can be no doubt that the light can be displayed in the same illuminated spot on the photosensitive drum and therefore the adjustment of the illuminated spot in the direction of the additional scan can be simplified. In addition, even if the inclined incidence angle γ fluctuates due to any vibration of the device, this does not lead to severe irregularity and, therefore, a stable image quality can be maintained.
Второе преимущество можно получить при использовании сканирующего оптического элемента в различных устройствах формирования изображения. Точнее говоря, если разместить зеркало или аналогичную оптическую деталь после сканирующего оптического элемента, то при изменении угла γ наклонного падения вследствие какого-либо пространственного ограничения в основном узле или в какой-либо детали можно использовать тот же самый сканирующий оптический элемент. В известных из уровня техники оптических системах с наклонным падением сканирующий оптический элемент устанавливают с эксцентриситетом для исправления искривления линий сканирования. Хотя такая установка обеспечивает возможность исправления искривления линий сканирования в случае угла γ наклонного падения, она не удовлетворяет требованиям при другом угле γ ' наклонного падения. Поэтому, если угол наклонного падения иной, сканирующий оптический элемент необходимо переконструировать применительно к такому углу.A second advantage can be obtained by using a scanning optical element in various image forming devices. More precisely, if you place a mirror or similar optical part after the scanning optical element, then when you change the angle γ of the inclined incidence due to any spatial restrictions in the main node or in any part, you can use the same scanning optical element. In oblique incidence optical systems known from the prior art, the scanning optical element is eccentric to correct the curvature of the scanning lines. Although this setup provides the ability to correct the curvature of the scan lines in the case of an inclined incidence angle γ, it does not satisfy the requirements for a different inclined incidence angle γ '. Therefore, if the angle of inclined incidence is different, the scanning optical element must be redesigned in relation to such an angle.
По сравнению с этим после исправления сферической аберрации в направлении дополнительного сканирования в пределах области, которую реально предполагается использовать, как, например, в рассматривамом варианте осуществления изобретения, можно получить сканирующий оптический элемент, который удовлетворяет требованиям при любом угле наклонного падения в этой области.In comparison, after correcting spherical aberration in the direction of additional scanning within the area that is actually intended to be used, as, for example, in the considered embodiment of the invention, it is possible to obtain a scanning optical element that meets the requirements for any inclined incidence angle in this area.
Кроме того, для исправления сферической аберрации вместо сагиттальной асферической поверхности, используемой во втором варианте осуществления, можно использовать поверхность дифракционного оптического элемента, обладающего свойством асферической поверхности. В качестве дальнейшей альтернативы сферическую аберрацию можно скорректировать путем изгиба множества поверхностей.In addition, to correct spherical aberration, instead of the sagittal aspherical surface used in the second embodiment, the surface of a diffractive optical element having the property of an aspherical surface can be used. As a further alternative, spherical aberration can be corrected by bending multiple surfaces.
На фиг.22А и 22В показаны аберрации согласно второму варианту осуществления изобретения (при угле наклонного падения, составляющем 3° ).FIGS. 22A and 22B show aberrations according to a second embodiment of the invention (with an inclined incidence angle of 3 °).
Кривизна поля в направлении основного сканирования находится в пределах ± 0,6 мм, а кривизна поля в направлении дополнительного сканирования находится в пределах ± 0,3 мм. Следовательно, они хорошо исправлены. Кроме того, дисторсия (f-θ -характеристика) находится в пределах ± 0,3%, а сдвиг высоты изображения в пределах ± 0,08 мм, то есть они хорошо скорректированы.The curvature of the field in the direction of the main scan is within ± 0.6 mm, and the curvature of the field in the direction of the secondary scan is within ± 0.3 mm. Therefore, they are well fixed. In addition, the distortion (f-θ -characteristic) is within ± 0.3%, and the shift in image height is within ± 0.08 mm, that is, they are well adjusted.
Таким образом, отдельно от исправления кривизны поля в направлении дополнительного сканирования на основе светособирающего свойства, которое обусловлено основной дугообразной формой, обеспечивается возможность управления положением освещенного местоположения на поверхности сканирования с помощью эффекта асферичности. Благодаря влиянию асферической поверхности местоположение Zoa, освещенное отклоненным светом, направляемым в различные точки по высоте изображения, может быть приведено в точное совмещение с освещенным местоположением Zo на середине высоты изображения. То есть кривизну поля в направлении дополнительного сканирования и искривление линий сканирования можно исправлять независимо друг от друга. Если говорить более конкретно относительно совмещения, то оно реализуется при позиционном сдвиге в направлении дополнительного сканирования, не превышающем 10 мкм, предпочтительно, чтобы он не превышал 5 мкм.Thus, apart from correcting the field curvature in the direction of the additional scan based on the light-collecting property, which is due to the main arc-shaped shape, it is possible to control the position of the illuminated location on the scan surface using the asphericity effect. Due to the influence of the aspherical surface, the Zoa location illuminated by deflected light directed to various points along the image height can be brought into exact alignment with the illuminated Zo location in the middle of the image height. That is, the curvature of the field in the direction of the additional scan and the curvature of the scan lines can be corrected independently of each other. More specifically with respect to alignment, it is realized with a positional shift in the direction of additional scanning not exceeding 10 microns, preferably not exceeding 5 microns.
Положение освещенного места и искривление линии сканирования в оптическом сканирующем устройстве согласно второму варианту осуществления представлены на фиг.16А и 16В (для углов наклонного падения, составляющих 3 и 1,5° ) в сопоставлении с положением освещенного места и искривлением линии сканирования согласно сравнительному примеру. Оптическое сканирующее устройство согласно сравнительному примеру имеет сканирующую оптическую систему без эффекта асферической поверхности согласно второму варианту осуществления изобретения. Искривление линий сканирования определялось по сдвигам положений освещенных местоположений между серединой высоты изображения и другими точками изображения по высоте.The position of the illuminated spot and the curvature of the scan line in the optical scanning device according to the second embodiment are shown in FIGS. 16A and 16B (for oblique incidence angles of 3 and 1.5 °) in comparison with the position of the illuminated spot and the curvature of the scan line according to the comparative example. An optical scanning device according to a comparative example has a scanning optical system without an aspherical surface effect according to a second embodiment of the invention. The curvature of the scan lines was determined by the shifts of the positions of the illuminated locations between the middle of the image height and other image points in height.
Как видно из фиг.16А и 16В, для освещенного местоположения на середине высоты изображения, соответствующей оптической оси сканирующей оптической системы 6, Zизображения=0 мм во втором варианте осуществления, тогда как Zизображения=-0,0997 мм в сравнительном примере без сагиттальной сферической поверхности.As can be seen from figa and 16B, for the illuminated location in the middle of the image height corresponding to the optical axis of the scanning
В сравнительном примере по сравнению с серединой высоты изображения освещенное местоположение на концевой части высоты изображения смещено вниз, и создается искривление линии сканирования, составляющее 11 мкм. По сравнению с этим во втором варианте осуществления освещенные места на различных высотах изображения выровнены, а искривление линии сканирования исправлено до достаточно небольшой величины 4,7 мкм в случае угла наклонного падения, составляющего 3° , и до 2,3 мкм в случае угла наклонного падения, составляющего 1,5°.In a comparative example, compared to the middle of the image height, the illuminated location at the end portion of the image height is shifted down, and a curvature of the scan line of 11 μm is created. In comparison with this, in the second embodiment, the illuminated spots at different image heights are aligned, and the curvature of the scan line is corrected to a sufficiently small value of 4.7 μm in the case of an inclined incidence angle of 3 °, and to 2.3 μm in the case of an inclined incidence angle of 1.5 °.
Из вышесказанного можно видеть, что путем изменения степени Δ Xz сагиттальной асферичности по мере удаления от оптической оси La в меридиональном направлении положение освещенного места на каждой высоте изображения может быть выровнено, а искривление линий сканирования может быть заметно уменьшено.From the foregoing, it can be seen that by changing the degree of Δ Xz of sagittal asphericity with increasing distance from the optical axis La in the meridional direction, the position of the illuminated spot at each image height can be aligned, and the curvature of the scan lines can be significantly reduced.
Кроме того, поскольку в оптическом сканирующем устройстве согласно второму варианту осуществления освещенное местоположение Zo на поверхности 8 сканирования находится ближе к сагиттальной оптической оси La по сравнению с местоположением в направлении дополнительного сканирования, где отклоненный световой пучок Ld достигает входной поверхности 6а или выходной поверхности 6b сканирующей оптической системы 6, то искривление линий сканирования может быть исправлено более удовлетворительно.Furthermore, since in the optical scanning device according to the second embodiment, the illuminated location Zo on the
Далее будет описан единственный сканирующий оптический элемент 6, который образует сканирующую оптическую систему согласно второму варианту осуществления изобретения. Входная поверхность 6а представляет собой цилиндрическую поверхность, имеющую оптическую силу только в направлении основного сканирования. Выходная поверхность 6b представляет собой поверхность с изменяющимся сагиттальным радиусом кривизны, при этом меридиональная линия имеет дугообразную форму, тогда как сагиттальная линия выполнена выпуклой, а абсолютное значение радиуса кривизны постепенно возрастает по мере удаления от оптической оси в меридиональном направлении. Кроме того, по левую и по правую сторону от направления основного сканирования с лежащей посредине оптической осью сканирующей оптической системы 6 сагиттальный радиус кривизны изменяется несимметрично. Как описывалось выше, суммарная оптическая сила (преломляющая способность) сканирующей оптической системы 6 в направлении дополнительного сканирования сосредоточена на выходной плоскости 6b.Next, a single scanning
Точнее говоря, преимущественно, чтобы было сосредоточено 90% или более суммарной оптической силы. То есть в том случае, когда оптическая сила сканирующей оптической системы 6 в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ so, а оптическая сила поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности в направлении дополнительного сканирования равна ⌀ si, структура является такой, что выполняется следующее соотношение:More precisely, it is preferable that 90% or more of the total optical power is concentrated. That is, in the case where the optical power of the scanning
На фиг.11 представлен схематичный вид основной части согласно второму варианту осуществления изобретения в направлении основного сканирования.11 is a schematic view of a main part according to a second embodiment of the invention in the main scanning direction.
Меридиональная форма выходной поверхности 6b, показанной на фиг.11, является дугообразной и такой формой, что, если расстояние вдоль оптической оси сканирующей оптической системы 6 от местоположения в направлении основного сканирования, где световой пучок отклоняется отклоняющей поверхностью 5а, до местоположения, где отклоненный световой пучок достигает выходной поверхности 6b, равно Р1, а расстояние от местоположения, где отклоненный световой пучок достигает выходной поверхности 6b, до местоположения, где он падает на поверхность 8 сканирования, равно Р2, то для световых путей отклоненных световых пучков, направленных ко всем точкам изображения по высоте на поверхности 8 сканирования, отношение Р2/Р1 становится почти постоянным (Р2/Р1=постоянной величине) или в качестве альтернативы оно находится в пределах ± 10% определенного значения. Например, что касается случая светового пути для отклоненного светового пучка Ld, направленного на концевую часть Ip высоты изображения, то, если расстояние от местоположения, где отклоненный световой пучок Ld отражается отклоняющей поверхностью 5а, до местоположения, где отклоненный световой пучок Ld достигает выходной поверхности 6b, равно М1, а расстояние от местоположения, где отклоненный световой пучок Ld достигает выходной поверхности 6b, до местоположения, где он достигает поверхности 8 сканирования, равно М2, меридиональная форма задается таким образом, чтобы отношение М2/М1 было примерно равным Р2/Р1 (М2/М1≈ Р2/Р1, точнее говоря, чтобы равенство соблюдалось в пределах ± 10%). То есть указанная меридиональная форма задается так, что выполняется соотношениеThe meridional shape of the
Хотя во втором варианте осуществления суммарная оптическая сила (преломляющая способность) сканирующей оптической системы 6 в направлении дополнительного сканирования сосредоточена на выходной поверхности 6b, но можно согласованно формировать кривизну поля в направлении дополнительного сканирования с помощью меридиональной формы, как описано выше, и получать поперечное увеличение (увеличение при дополнительном сканировании) β s в направлении дополнительного сканирования, при этом даже имеющее почти постоянное значение. Увеличение в направлении дополнительного сканирования сканирующей оптической системы 6 во втором варианте осуществления равно β s=-2,31x.Although in the second embodiment, the total optical power (refractive power) of the scanning
При такой компоновке, даже если сканирующий оптический элемент 6 оказывается смещенным или наклоненным в направлении дополнительного сканирования вследствие производственной погрешности или погрешности сборки, например с образованием эксцентриситета в направлении дополнительного сканирования, расчетные (исходные) характеристики, относящиеся к искривлению линий сканирования, могут сохраняться.With this arrangement, even if the scanning
А именно, согласно второму варианту осуществления оптического сканирующего устройства искривление линий сканирования может быть удовлетворительно скорректировано на поверхности 8 сканирования в пределах всей высоты изображения, и кроме того, даже если возникнет какой-либо эксцентриситет сканирующего оптического элемента 6 в направлении дополнительного сканирования, весьма небольшое искривление линий сканирования может остаться неизменным. Поэтому в соответствии со вторым вариантом осуществления предложено оптическое сканирующее устройство, с помощью которого можно стабильно исправлять искривление линий сканирования и постоянно получать высококачественные изображения.Namely, according to the second embodiment of the optical scanning device, the curvature of the scanning lines can be satisfactorily corrected on the
Во втором варианте осуществления рассмотрен пример, в котором световой пучок, испускаемый из источника 1 излучения, проецируется под углом γ наклонного падения по отношению к плоскости сечения основного сканирования и в котором местоположение, где отклоненный световой пучок, направляемый к концевой части поверхности 8 сканирования, отклоняется при отражении отклоняющей поверхностью 5а многогранного зеркала 5, находится на том же самом уровне, что и оптическая ось сканирующей оптической системы 6. Однако изобретение не ограничено этим примером. В альтернативном примере местоположение, где отклоненный световой пучок, направляемый ко всем точкам изображения по высоте, отклоняется при отражении отклоняющей поверхностью 5а, может находиться выше оптической оси. В этом случае все еще могут быть получены полезные результаты настоящего изобретения.In a second embodiment, an example is considered in which the light beam emitted from the
Кроме того, хотя второй вариант осуществления относится к оптическому сканирующему устройству, в котором оптически сканируется один световой пучок, изобретение не ограничено этим. По существу те же самые полезные эффекты можно получить в оптическом сканирующем устройстве многопучкового типа, в котором два, три, четыре или больше световых пучков сканируются одновременно.Furthermore, although the second embodiment relates to an optical scanning device in which one light beam is optically scanned, the invention is not limited to this. Essentially the same beneficial effects can be obtained in a multi-beam type optical scanning device in which two, three, four or more light beams are scanned simultaneously.
Далее, хотя второй вариант осуществления относится к примеру, в котором сканирующая оптическая система образована одним сканирующим оптическим элементом, изобретение не ограничено этим решением. Сканирующая оптическая система может содержать несколько оптических компонентов, таких как сканирующие оптические элементы или формирующие изображения зеркала. По меньшей мере, одна поверхность таких сканирующих оптических элементов может быть выполнена в виде поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, благодаря которой можно удовлетворительно корректировать искривление линий сканирования.Further, although the second embodiment relates to an example in which the scanning optical system is formed by one scanning optical element, the invention is not limited to this solution. A scanning optical system may comprise several optical components, such as scanning optical elements or imaging mirrors. At least one surface of such scanning optical elements can be made in the form of a surface with a varying degree of sagittal asphericity, due to which it is possible to satisfactorily correct the curvature of the scanning lines.
Следует отметить, что во втором варианте осуществления входная поверхность и/или выходная поверхность сканирующего оптического элемента может быть образована вместе с дифракционным элементом для получения аналогичного свойства асферической поверхности, описанного выше.It should be noted that in the second embodiment, the input surface and / or output surface of the scanning optical element can be formed together with the diffraction element to obtain a similar property of the aspherical surface described above.
Во втором варианте осуществления рассмотрен пример оптического сканирующего устройства только с одной поверхностью с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, в котором только выходная поверхность 6b сканирующего оптического элемента 6 образована в виде поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности. Однако изобретение не ограничено этим случаем. По существу те же самые полезные результаты, как и во втором варианте осуществления, можно получить с помощью оптического сканирующего устройства с несколькими поверхностями с изменением степени сагиттальной асферичности, в котором входная поверхность 6а сканирующей оптической системы 6 также выполнена в виде поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности с целью совместного использования асферичности двух поверхностей.In the second embodiment, an example of an optical scanning device with only one surface with a varying degree of sagittal asphericity is considered, in which only the
Далее, хотя во втором варианте осуществления меридиональная форма выходной поверхности 6b сканирующей оптической системы 6 является дугообразной, изобретение не ограничено этим случаем.Further, although in the second embodiment, the meridional shape of the
Если использовать не дугообразную форму (асферическую форму), то можно хорошо корректировать аберрации в направлении основного сканирования и, следовательно, в этом случае можно получить по существу те же самые полезные результаты или более хорошие результаты.If you use a non-arched shape (aspherical shape), then you can well correct the aberrations in the direction of the main scan, and therefore, in this case, you can get essentially the same useful results or better results.
Кроме того, хотя во втором варианте осуществления использованы два коэффициента, Z4 и Z4Y2 для описания сагиттальной асферической поверхности, изобретение не ограничено этим случаем. Для описания сагиттальной асферической поверхности можно использовать многочлен, в котором число порядков для Y, находящегося в связи с Z4, возрастает как Z4Y4, Z4Y6, Z2Y8 и т.д. или многочлен, в котором число порядков для Z, находящего в связи с каждым порядком Y, в дополнение к вышеуказанному возрастает как Z6, Z6Y2, Z6Y4, Z6Y6, Z6Y8 и т.д. и Z8, Z8Y2, Z8Y4, Z8Y6, Z8Y8 и т.д. В этом случае полезные эффекты настоящего изобретения могут быть дополнительно усилены.In addition, although in the second embodiment two coefficients, Z 4 and Z 4 Y 2 were used to describe the sagittal aspherical surface, the invention is not limited to this case. To describe the sagittal aspherical surface, a polynomial can be used in which the number of orders for Y associated with Z 4 increases as Z 4 Y 4 , Z 4 Y 6 , Z 2 Y 8 , etc. or a polynomial in which the number of orders for Z associated with each order Y, in addition to the above, increases as Z 6 , Z 6 Y 2 , Z 6 Y 4 , Z 6 Y 6 , Z 6 Y 8 , etc. . and Z 8 , Z 8 Y 2 , Z 8 Y 4 , Z 8 Y 6 , Z 8 Y 8 , etc. In this case, the beneficial effects of the present invention can be further enhanced.
[Третий вариант осуществления изобретения][Third Embodiment]
На фиг.17А в сечении основного сканирования представлено оптическое сканирующее устройство согласно третьему варианту осуществления, а на фиг.17В представлен вид того же самого устройства в сечении дополнительного сканирования.On figa in the cross section of the main scan presents an optical scanning device according to the third variant of implementation, and on figv presents a view of the same device in cross section of an additional scan.
В третий вариант осуществления включены два оптических сканирующих устройства согласно первому или второму варианту осуществления, но только одно отклоняющее устройство совместно используется устройствами. Точнее говоря, третий вариант осуществления относится к оптическому сканирующему устройству, предназначенному для использования в устройстве формирования цветного изображения, в котором два световых пучка вводятся в каждую сканирующую оптическую систему 6 и, следовательно, четыре световых пучка одновременно проецируются на одно отклоняющее устройство 5, так что четыре световых пучка отклоняются посредством одного отклоняющего устройства 5 для осуществления оптического сканирования фоточувствительных барабанов 8a-8d, соответствующих четырем световым пучкам.In the third embodiment, two optical scanning devices according to the first or second embodiment are included, but only one deflecting device is shared between the devices. More specifically, the third embodiment relates to an optical scanning device for use in a color image forming apparatus in which two light beams are introduced into each scanning
На фиг.17А и 17В номером 1 обозначен источник излучения (многопучковый лазер), который включает в себя четыре полупроводниковых лазера 1a, 1b, 1c и 1d, при этом каждый выполнен с возможностью излучения одного светового пучка. Каждый из четырех расходящихся световых пучков, испускаемых из четырех полупроводниковых лазеров 1a-1d, преобразуется соответствующей одной из коллиматорных линз (первым оптическим элементом) 2а, 2b, 2c и 2d в почти параллельный световой пучок (он может быть сходящимся световым пучком или расходящимся световым пучком). Далее апертурные диафрагмы 3a, 3b, 3c и 3d ограничивают ширину соответствующих световых пучков. Из этих световых пучков два почти параллельных световых пучка, прошедших через апертурные диафрагмы 3а и 3b, формируют изображения с помощью первой цилиндрической линзы (второго оптического элемента), имеющей оптическую силу только в направлении дополнительного сканирования, прилежащей отклоняющей поверхности 5а отклоняющего устройства (будет описано), например линейное изображение, вытянутое вдоль плоскости сечения основного сканирования. Кроме того, два почти параллельных световых пучка, прошедших через апертурные диафрагмы 3с и 3d, формируют изображения с помощью второй цилиндрической линзы 4b, имеющей оптическую силу только в направлении дополнительного сканирования, прилежащей отклоняющей поверхности 5b отклоняющего устройства 5 (будет описано), например линейное изображение, вытянутое вдоль плоскости сечения основного сканирования.17A and 17B, the
Номером 5 обозначено отклоняющее устройство, которое представляет собой многогранное зеркало (вращающееся многогранное зеркало), например выполненное с четырьмя поверхностями. С помощью привода, например двигателя, оно вращается с постоянной скоростью в направлении стрелки А.
Номером 61 обозначена первая сканирующая оптическая система, которая состоит из одного сканирующего оптического элемента (f-θ -линзы), изготовленного пластическим формованием и имеющего f-θ -характеристику. Номером 62 обозначена вторая сканирующая оптическая система, которая состоит из одного сканирующего оптического элемента (f-θ -линзы), изготовленного пластическим формованием и имеющего f-θ -характеристику. Каждый сканирующий оптический элемент используется для формирования изображения двух отклоненных световых пучков ВМа и BMb (BMc и BMd), соответственно отклоненных отклоняющим устройством 5, на поверхностях 8а и 8b (8c и 8d) фоточувствительного барабана, которые сканируются. Кроме того, они используются для коррекции наклона отклоняющей поверхности 5а (5b) отклоняющего устройства 5. В данном случае четыре световых пучка ВМа-BMd, отклоненных при отражении отклоняющими поверхностями 5а и 5b отклоняющего устройства 5, направляются через первую сканирующую оптическую систему 61 или вторую сканирующую оптическую систему 62 на четыре поверхности 8а, 8b, 8c и 8d светочувствительного барабана (соответственно светло-голубому, пурпурному, желтому и черному цветам), соответствующие четырем световым пучкам. При вращении отклоняющего устройства 5 в направлении стрелки А поверхности 8a-8d светочувствительного барабана оптически сканируются в направлении стрелки В. Таким образом, одна линия сканирования обозначается на каждой из четырех поверхностей 8a-8d фоточувствительного барабана, посредством чего осуществляется запись изображения.
В каждой сканирующей оптической системе 61 (62) используется общий сканирующий оптический элемент для двух световых пучков ВМа и BMb (BMc и BMd), посредством которого одна линия сканирования обозначается на каждой из четырех поверхностей 8a-8d фоточувствительного барабана и осуществляется запись изображения.Each scanning optical system 61 (62) uses a common scanning optical element for two light beams BMa and BMb (BMc and BMd), through which one scanning line is indicated on each of the four
В дальнейшем для простоты рассмотрения сканирующие оптические системы 61 и 62 будут также именоваться сканирующей оптической системой 6, а коллиматорные линзы 2а, 2b, 2c и 2d будут также именоваться коллиматорной линзой 2. Кроме того, апертурные диафрагмы 3а, 3b, 3c и 3d будут также именоваться апертурной диафрагмой 3, а цилиндрические линзы 4а и 4b будут также именоваться цилиндрической линзой 4. Поверхности 8а, 8b, 8c и 8d сканирования будут также именоваться поверхностью 8 сканирования.Hereinafter, for simplicity of consideration, the scanning
К третьему варианту осуществления относится пример, в котором изобретение предназначено для использования в устройстве формирования цветного изображения, имеющем четыре фоточувствительных барабана, соответственно светло-голубому, пурпурному, желтому и черному цветам. Цветное изображение образуется путем наложения четырех цветов и, если возникает разброс мест печати линий сканирования, соответствующих этим цветам, следствием является рассогласование цветов, которое вызывает ухудшение качества изображения. Поэтому необходимо обеспечить совпадение мест печати линий сканирования, соответствующих цветам.A third embodiment relates to an example in which the invention is intended for use in a color image forming apparatus having four photosensitive drums, respectively light blue, magenta, yellow and black. A color image is formed by superimposing four colors, and if there is a spread in the print locations of the scan lines corresponding to these colors, the result is a mismatch in colors, which causes a deterioration in image quality. Therefore, it is necessary to ensure that the print locations of the scan lines that match the colors match.
Третий вариант осуществления относится к оптическому сканирующему устройству, предназначенному для одновременного оптического сканирования четырех световых пучков путем использования двух сканирующих оптических систем 61 и 62, оптически сопряженных с одним многогранным зеркалом 5, что показано на фиг.17В. Точнее говоря, отклоненные световые пучки ВМа и ВМс, падающие на сканирующие оптические системы 61 и 62 соответственно на участке выше сагиттальной оптической оси, возвращаются назад и вниз посредством первого и второго возвратных зеркал 7а и 7d соответственно, каждое из которых находится вблизи сканирующего оптического элемента 61 или 62, а затем световые пучки отражаются третьим и четвертым возвратными зеркалами 7с и 7f соответственно по направлению к поверхностям 8а и 8с соответственно фоточувствительного барабана. С другой стороны, отклоненные световые пучки BMb и BMd, падающие на сканирующие оптические элементы 61 и 62, на участке ниже сагиттальной оптической оси отражаются по направлению к поверхностям 8b и 8d соответственно фоточувствительного барабана пятым и шестым возвратными зеркалами 7b и 7e соответственно, каждое из которых находится на расстоянии от сканирующего оптического элемента 61 или 62.A third embodiment relates to an optical scanning device for simultaneously scanning four light beams by using two scanning
Как изображено, возвратные зеркала расположены примерно линейно-симметрично по отношению к оси вращения многогранного зеркала и поэтому оптическое сканирующее устройство имеет простую и компактную конструкцию.As shown, the return mirrors are approximately linearly symmetrical with respect to the axis of rotation of the polyhedral mirror and therefore the optical scanning device has a simple and compact design.
Обычно, когда возвратные зеркала расположены линейно-симметрично по отношению к оси вращения многогранного зеркала 5, как в третьем варианте осуществления, существует возможность, заключающаяся в том, что направление искривления линий сканирования при оптическом сканировании поверхностей фоточувствительного барабана изменяется на обратное и, если используется оптическое сканирующее устройство, создающее большое искривление линий сканирования, проблема несовпадения цветов становится весьма значимой. Кроме того, если расположение возвратных зеркал изменяется относительно этого варианта осуществления так, что отклоненный световой пучок, падающий на вторую сканирующую оптическую систему 62 в местоположении, находящемся ниже сагиттальной оптической оси, направляется на поверхность 8 фоточувствительного барабана посредством четного числа возвратных зеркал, тогда как отклоненный световой пучок, падающий выше сагиттальной оптической оси, направляется на поверхность 8 фоточувствительного барабана посредством нечетного числа возвратных зеркал, то направление искривления линий сканирования может быть сделано одинаковым. Однако световые пути становятся очень сложными, и это приводит к возрастанию объема оптического сканирующего устройства или к увеличению числа возвратных зеркал, что делает конструкцию весьма сложной.Typically, when the return mirrors are linearly symmetrical with respect to the axis of rotation of the
С учетом указанного в третьем варианте осуществления изобретения сагиттальная форма выходной поверхности 6b каждой из первой и второй сканирующих оптических систем 61 и 62 выполнена не дугообразной (асферической). Кроме того, используется поверхность с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, при этом степень сагиттальной асферичности изменяется по мере удаления от оптической оси La выходной поверхности 6b вдоль меридионального направления, посредством чего искривление линий сканирования уменьшается до очень малой величины. С помощью такой компоновки получается оптическое сканирующее устройство третьего варианта осуществления, посредством которого даже в случае использования планировки оптических путей (или размещения возвратных зеркал), при которой направление искривления линий сканирования изменяется на обратное, можно стабильно формировать цветное изображение без возникновения проблемы несовпадения цветов.In view of the specified in the third embodiment of the invention, the sagittal shape of the
Следует отметить, что в третьем варианте осуществления изобретения для получения аналогичного свойства асферической поверхности, описанного выше, входная поверхность и/или выходная поверхность сканирующей оптической системы может быть образована в сочетании с дифракционным элементом.It should be noted that in the third embodiment of the invention, in order to obtain a similar property of the aspherical surface described above, the input surface and / or output surface of the scanning optical system can be formed in combination with a diffractive element.
Хотя в третьем варианте осуществления сканирующую оптическую систему образует один сканирующий оптический элемент, изобретение не ограничено этим решением. Для достижения удовлетворительных полезных результатов настоящего изобретения можно использовать несколько оптических элементов. Само собой разумеется, что сканирующий оптический элемент, имеющий оптическую силу только в направлении дополнительного сканирования, может быть образован с поверхностью с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности.Although in the third embodiment, the scanning optical system forms one scanning optical element, the invention is not limited to this solution. To achieve satisfactory useful results of the present invention, several optical elements can be used. It goes without saying that a scanning optical element having optical power only in the direction of additional scanning can be formed with a surface with a varying degree of sagittal asphericity.
Кроме того, в третьем варианте осуществления один световой пучок оптически сканируется по одной из поверхностей фоточувствительного барабана, соответствующих различным цветам, но изобретение не ограничено этим случаем. Например, посредством многогранного зеркала можно одновременно отклонять при отражении восемь световых пучков и, с другой стороны, наряду с этим проецировать четыре световых пучка на каждую из двух сканирующих оптических систем, посредством чего направлять два световых пучка на каждую поверхность светочувствительного барабана для обеспечения оптического сканирования. В случае оптического сканирующего устройства такой конструкции можно обеспечить по существу те же самые полезные результаты настоящего изобретения.In addition, in the third embodiment, one light beam is optically scanned along one of the surfaces of the photosensitive drum corresponding to different colors, but the invention is not limited to this case. For example, with a multifaceted mirror, eight light beams can be simultaneously deflected during reflection and, on the other hand, four light beams can be projected onto each of the two scanning optical systems, whereby two light beams can be directed onto each surface of the photosensitive drum to provide optical scanning. In the case of an optical scanning device of this design, substantially the same useful results of the present invention can be provided.
[Устройство формирования изображения][Imaging Device]
На фиг.18 в направлении дополнительного сканирования представлен разрез основной части устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.18 номером 104 обозначено устройство формирования изображения. В этом устройстве 104 формирования изображения кодированные данные Dc вводятся из внешнего оборудования 117, например из персонального компьютера. Кодированные данные Dc преобразуются в устройстве контроллером 111 принтера в видеоданные (точечные данные) Di. Затем видеоданные Di подаются на оптический сканирующий блок 100, имеющий структуру, описанную со ссылками на первый или второй варианты осуществления настоящего изобретения. В оптическом сканирующем блоке 100 формируется световой пучок 103, модулированный в соответствии с видеоданными Di, и этим световым пучком 103 в направлении основного сканирования оптически сканируется фоточувствительная поверхность фоточувствительного барабана 101. Фоточувствительный барабан 101, который представляет собой элемент, являющийся носителем электростатического скрытого изображения (фоточувствительный элемент), вращается по часовой стрелке двигателем 115. При этом вращении фоточувствительная поверхность барабана 101 перемещается относительно светового пучка 103 в направлении дополнительного сканирования, перпендикулярном к направлению основного сканирования. Над фоточувствительным барабаном 101 расположен зарядный валик 102, находящийся в соприкосновении с поверхностью барабана, предназначенный для равномерной электрической зарядки поверхности фоточувствительного барабана 101. Световой пучок 103, сканируемый оптическим сканирующим блоком 100, проецируется на поверхность фоточувствительного барабана 101, электрически заряженную зарядным валиком 102.On Fig in the direction of the additional scan presents a section of the main part of the image forming apparatus according to a variant implementation of the present invention. 18, the
Как описывалось выше, световой пучок 103 модулируется видеоданными Di и при освещении этим световым пучком 103 на поверхности фоточувствительного барабана 101 формируется электростатическое скрытое изображение. Полученное таким образом электростатическое скрытое изображение затем проявляется с образованием тонирующего изображения с помощью проявочного устройства 107, которое расположено ниже по направлению вращательного движения фоточувствительного барабана 101 относительно местоположения освещения световым пучком 103 и находится в соприкосновении с фоточувствительным барабаном.As described above, the
Тонирующее изображение, проявленное посредством проявочного устройства 107, переносится на лист бумаги (переводной материал) 112 посредством валика 108 для переноса изображения, который расположен ниже фоточувствительного барабана 101 и размещен напротив фоточувствительного барабана. Листы 112 бумаги находятся в кассете 109 для листов (на правой стороне фиг.18) перед фоточувствительным барабаном, но листы бумаги могут подаваться вручную. На конце кассеты 109 для листов имеются валики 110 для подачи листов, предназначенные для выведения листов 112 бумаги, находящихся в кассете 109, на траекторию перемещения.A tinting image developed by the developing device 107 is transferred onto a sheet of paper (transfer material) 112 by means of an
Затем лист 112 бумаги, имеющий незакрепленное тонирующее изображение, нанесенное на него, передается к закрепляющему устройству (на левой стороне фиг.18), находящемуся после фоточувствительного барабана 101. Закрепляющее устройство включает в себя закрепляющий валик 113, имеющий закрепляющий нагревательный элемент (не показан), и прижимный валик 114, расположенный с возможностью формирования прижимного соприкосновения с закрепляющим валиком 113. Лист 112 бумаги, перемещенный из устройства нанесения изображения, нагревается при прижимном соприкосновении между закрепляющим валиком 113 и прижимным валиком 114, в результате чего незакрепленное тонирующее изображение на листе 112 бумаги закрепляется на нем. После закрепляющего валика 113 расположены валики 116 для вывода бумаги, и их функция заключается в выведении листа 112 бумаги с закрепленным изображением наружу из устройства формирования изображения.Then, a sheet of
Хотя это и не показано на фиг.18, на контроллер 111 принтера возложена не только функция преобразования данных, описанная выше, но также и функция управления узлами, например двигателем 115 внутри устройства формирования изображения и двигателем многогранного зеркала внутри оптического сканирующего устройства, который будет описан ниже.Although not shown in FIG. 18, not only the data conversion function described above is entrusted to the
[Устройство формирования цветного изображения][Color Imaging Device]
На фиг.19 представлен схематичный вид основной части устройства формирования цветного изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления относится к устройству формирования цветного изображения тандемного типа, в котором для записи графической информации на фоточувствительных барабанах (несущих изображения элементах) четыре оптических сканирующих устройства расположены параллельно друг за другом. На фиг.19 под номером 60 обозначено устройство формирования цветного изображения. Номерами 11, 12, 13 и 14 обозначены оптические сканирующие устройства, имеющие такую структуру, какая описана со ссылками на первый или второй вариант осуществления настоящего изобретения. Номерами 21, 22, 23 и 24 обозначены фоточувствительные барабаны или несущие изображение элементы, а номерами 31, 32, 33 и 34 обозначены проявочные устройства. Номером 51 обозначен ленточный конвейер.FIG. 19 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment relates to a tandem-type color image forming apparatus in which four optical scanning devices are arranged parallel to each other to record graphic information on photosensitive drums (image-bearing elements). In Fig. 19, the
На фиг.19 на устройство 60 формирования цветного изображения поступают входные сигналы цветности, R (красный), G (зеленый) и В (голубой), из внешнего оборудования 52, например из персонального компьютера или подобного устройства. Эти сигналы цветности в устройстве формирования цветного изображения преобразуются контроллером 53 принтера в видеоданные (точечные данные), соответствующие С (светло-голубому), М (пурпурному), Y (желтому) и В (черному) цветам. Затем эти видеоданные подаются на оптические сканирующие устройства 11, 12, 13 и 14 соответственно. После этого в оптических сканирующих устройствах формируются световые пучки 41, 42, 43 и 44, модулированные соответствующими видеоданными, вследствие чего фоточувствительные барабаны 21, 22, 23 и 24 оптически сканируются этими световыми пучками в направлении основного сканирования.19, color input signals 60, R (red), G (green), and B (blue), are received from
Устройство формирования цветного изображения указанного варианта осуществления имеет четыре оптических сканирующих устройства 11-14 для осуществления параллельной записи сигналов изображения (графической информации) на поверхности фоточувствительных барабанов 21, 22, 23 и 24 в соответствии с четырьмя цветами, С (светло-голубым), М (пурпурным), Y (желтым) и В (черным). Поэтому цветное изображение может быть напечатано с высокой скоростью.The color image forming apparatus of the indicated embodiment has four optical scanning devices 11-14 for parallel recording of image signals (graphic information) on the surface of the
Как описывалось выше, устройство формирования цветного изображения согласно указанному варианту осуществления изобретения включает в себя четыре оптических сканирующих устройства 11-14 для формирования скрытых изображений соответствующих цветов на поверхностях соответствующих фоточувствительных барабанов 21-24 путем использования световых пучков, которые основаны на соответствующих видеоданных. После этого эти изображения с наложением переносятся на регистрирующий материал, в результате чего обеспечивается одно многоцветное изображение.As described above, the color image forming apparatus according to this embodiment of the invention includes four optical scanning devices 11-14 for generating latent images of corresponding colors on the surfaces of the respective photosensitive drums 21-24 by using light beams that are based on the corresponding video data. After that, these images are superimposed onto the recording material, resulting in a single multi-color image.
Что касается внешнего оборудования 52, то в качестве него можно использовать, например, устройство считывания цветного изображения, имеющее чувствительный элемент на основе устройства с зарядовой связью. В этом случае устройство считывания цветного изображения и устройство формирования цветного изображения в сочетании образуют цифровую цветную копировальную машину.As for the
В соответствии с вариантами осуществления изобретения, описанными выше, по меньшей мере, одна поверхность сканирующего оптического элемента, составляющего сканирующую оптическую систему, образована в виде поверхности с изменяющейся степенью сагиттальной асферичности, при этом степень сагиттальной асферичности изменяется в меридиональном направлении. Это обеспечивает совпадение характеристик оптического сканирующего устройства и устройства формирования изображения, в результате чего искривление линий сканирования может быть существенно уменьшено.According to the embodiments of the invention described above, at least one surface of the scanning optical element constituting the scanning optical system is formed as a surface with a varying degree of sagittal asphericity, with the degree of sagittal asphericity changing in the meridional direction. This ensures that the characteristics of the optical scanning device and the image forming device coincide, as a result of which the curvature of the scanning lines can be significantly reduced.
Кроме того, когда устройство формирования цветного изображения содержит множество оптических сканирующих устройств, описанных выше, то благодаря улучшенной планировке световых путей или изменению расположения возвратных зеркал можно получить устройство формирования цветного изображения с уменьшенным числом возвратных зеркал или с более простой и компактной конструкцией.In addition, when the color image forming apparatus comprises a plurality of optical scanning devices described above, due to improved light path planning or changing the location of the return mirrors, it is possible to obtain a color image forming device with a reduced number of return mirrors or with a simpler and more compact design.
В настоящем изобретении реализовано оптическое сканирующее устройство или устройство формирования изображения с его использованием, структура которого описана выше, при этом в сканирующей оптической системе свет падает наклонно на плоскость, перпендикулярную к оси вращения отклоняющего устройства, а за счет исправления сферической аберрации в направлении дополнительного сканирования в пределах определенной области в направлении дополнительного сканирования свет безусловно может быть отображен на оптической оси сканирующего оптического элемента независимо от угла наклонного падения, поскольку он находится в области исправленной сферической аберрации; благодаря исправлению сферической аберрации в направлении дополнительного сканирования в пределах диапазона эффективного сканирования в направлении основного сканирования искривление линий сканирования может быть уменьшено.The present invention implements an optical scanning device or an imaging device using it, the structure of which is described above, while in the scanning optical system, the light incident obliquely on a plane perpendicular to the axis of rotation of the deflecting device, and by correcting spherical aberration in the direction of additional scanning in within a certain area in the direction of additional scanning, light can certainly be displayed on the optical axis of the scanning opt element, regardless of the angle of inclined incidence, since it is in the area of corrected spherical aberration; by correcting spherical aberration in the secondary scanning direction within the effective scanning range in the main scanning direction, the curvature of the scanning lines can be reduced.
Кроме того, в настоящем изобретении реализованы оптическое сканирующее устройство с простой структурой и устройство формирования изображения с его использованием, посредством чего оптический сканирующий элемент является взаимозаменяемым в различных устройствах формирования изобретения.In addition, the present invention implements an optical scanning device with a simple structure and an imaging device using it, whereby the optical scanning element is interchangeable in various forming devices of the invention.
В настоящем изобретении реализовано оптическое сканирующее устройство с простой структурой и устройство формирования изображения с его использованием, в которых сканирующая оптическая система снабжена одним сканирующим оптическим элементом, имеющим анаморфическую поверхность, и в котором одна поверхность сканирующего оптического элемента снабжена асферической поверхностью в плоскости сечения основного сканирования, в результате чего искривление линий сканирования может быть уменьшено.The present invention provides an optical scanning device with a simple structure and an image forming device using it, in which the scanning optical system is provided with one scanning optical element having an anamorphic surface, and in which one surface of the scanning optical element is provided with an aspherical surface in the plane of the cross section of the main scan, as a result, the curvature of the scan lines can be reduced.
Хотя изобретение было описано со ссылками на структуры, раскрытые в данной заявке, оно не ограничено изложенными подробностями, и предполагается, что эта заявка охватывает модификации или изменения, которые могут быть выполнены с целью усовершенствований, или находящиеся в рамках нижеследующей формулы изобретения.Although the invention has been described with reference to the structures disclosed in this application, it is not limited to the details set forth, and it is intended that this application covers modifications or changes that may be made with a view to improvements, or are within the scope of the following claims.
Claims (33)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002231021A JP2004070109A (en) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | Optical scanner and image forming apparatus using the same |
JP2002231020A JP2004070108A (en) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | Optical scanner and image forming apparatus using the same |
JP2002-231021 | 2002-08-08 | ||
JP2002-231022 | 2002-08-08 | ||
JP2002-231020 | 2002-08-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003124587A RU2003124587A (en) | 2005-02-10 |
RU2257601C2 true RU2257601C2 (en) | 2005-07-27 |
Family
ID=35208468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003124587/28A RU2257601C2 (en) | 2002-08-08 | 2003-08-07 | Optical scanning device (variants), device for forming an image (variants) and device for forming a colored image (variants) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2257601C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7538315B2 (en) | 2005-08-31 | 2009-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus and control method therefor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2330316C2 (en) * | 2006-10-17 | 2008-07-27 | Владимир Семенович Леонов | Method of large-format high-speed laser-beam scan for transmission and receiving of video- and other images and device to this effect |
-
2003
- 2003-08-07 RU RU2003124587/28A patent/RU2257601C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7538315B2 (en) | 2005-08-31 | 2009-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus and control method therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003124587A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7248279B2 (en) | Optical scanning device and image forming apparatus using the same | |
JP3209656B2 (en) | Optical scanning device | |
JP3451473B2 (en) | Multi-beam scanning device and image forming device | |
US8654172B2 (en) | Optical scanning device and image forming apparatus | |
US8217980B2 (en) | Multi-beam optical scanning device and image forming apparatus using the same | |
US7550712B2 (en) | Optical scanning system with reduced spherical aberration and image forming apparatus using the same | |
US7768542B2 (en) | Multi-beam optical scanning device and image forming apparatus using the same | |
US7034973B2 (en) | Scanning optical system, optical scanning device, and image forming apparatus | |
JP2009180939A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP5896651B2 (en) | Optical scanning device and image forming apparatus using the same | |
EP1795942B1 (en) | Optical scanning system and image forming apparatus using the same | |
JP2004070109A (en) | Optical scanner and image forming apparatus using the same | |
JP2004070108A (en) | Optical scanner and image forming apparatus using the same | |
US20070058231A1 (en) | Tandem laser scanning unit | |
US7149019B2 (en) | Optical scanning system and image forming apparatus using the same | |
US7072088B2 (en) | Optical scanning apparatus, multi-beam optical scanning apparatus, and image-forming apparatus | |
EP2725407B1 (en) | Light scanning unit and image forming apparatus including the same | |
RU2257601C2 (en) | Optical scanning device (variants), device for forming an image (variants) and device for forming a colored image (variants) | |
JP7373365B2 (en) | optical scanning device | |
JP2004070110A (en) | Optical scanner and image forming apparatus using the same | |
JP3434502B2 (en) | Optical scanning device | |
JP2018151502A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP2004198894A (en) | Scanning optical device and image forming apparatus using it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140808 |