Устройство оптического сканирования и устройство формирования изображения, использующее такой анализатор
Изобретение относится к устройствам оптического сканирования и формирования изображения и может быть использовано в лазерных печатающих устройствах, копировальных устройствах и т.п. Устройство содержит оптический дефлектор и оптическую систему формирования изображения. Световой пучок падает на поверхность оптического дефлектора под углом к оптической оси системы формирования изображения в плоскости основного сканирования. Между дефлектором и поверхностью сканирования размещены формирующий изображение оптический элемент проходного типа и оптический элемент отражательного типа, составляющие оптическую систему формирования изображения. В плоскости субсканирования угол θ между главным лучом светового пучка, отраженного оптическим элементом отражательного типа, и нормалью к оптическому элементу отражательного типа удовлетворяет условию θ≤45 градусов. В плоскости субсканирования оптический элемент проходного типа расположен так, чтобы избегать интерференции с путем прохождения света, отраженного оптическим элементом отражательного типа. Технический результат - уменьшение размеров устройства. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 14 ил., 6 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству оптического сканирования и устройству формирования изображения, в котором используется такой анализатор. Настоящее изобретение предпочтительно используется в устройстве формирования изображения, таком как лазерное печатающее устройство (лазерный принтер) (LBP), цифровое копировальное устройство или многофункциональное печатающее устройство, содержащее электрофотографический процесс.
Известны различные технические предложения в отношении устройств формирования цветного изображения, которые включают в себя множество устройств оптического сканирования, каждое из которых содержит средство источника света, отклоняющее средство и оптическую систему формирования изображения и в которых световые пучки множества устройств оптического сканирования соответственно направляются на множество несущих изображение элементов, соответствующих этим пучкам, для получения цветного изображения.
Ниже со ссылками на Фиг.12-14 поясняются основная структура и оптическая функция устройства формирования цветного изображения в качестве сравнительного примера.
Устройство формирования цветного изображения (Фиг.12) содержит независимые несущие изображение элементы (в дальнейшем "фоточувствительные барабаны") 20, соответствующие цветам «желтый», «пурпурный», «голубой» и «черный». Каждый фоточувствительный барабан 20 содержит электрический проводящий элемент с нанесенным на него фоточувствительным слоем. Электростатическое скрытое (латентное) изображение формируется посредством светового пучка (лазерного луча) от устройства оптического сканирования.
Устройство 21 (Фиг.12) оптического сканирования (сканирующее оптическое устройство) предназначено для проецирования светового пучка на основе примененной к нему информации, относящейся к изображению, от устройства считывания изображения или персонального компьютера.
Проявочное устройство 22 предназначено для формирования на фоточувствительном барабане тонерного изображения с помощью трибоэлектрически заряженных частиц тонера, и промежуточная транспортная лента 23 предназначена для передачи тонерного изображения, существующего на фоточувствительном барабане, на лист бумаги.
Кассета 24 для бумаги предназначена для хранения листов бумаги, на которых должны формироваться тонерные изображения, закрепляющее устройство 25 термофиксатора, предназначенное для термического закрепления на листе бумаги тонерного изображения, перенесенного на лист бумаги.
На лоток-накопитель 26 бумаги загружается лист бумаги переноса изображения с закрепленным на нем тонерным изображением. Чистящее устройство 27 предназначено для очистки частиц тонера, оставшихся на фоточувствительном барабане.
Для формирования изображения световой пучок, излучаемый лазером на основе относящейся к изображению информации от устройства оптического сканирования, проецируется на фоточувствительный барабан, посредством чего на фоточувствительном барабане формируется электростатическое латентное изображение, заряжаемый посредством зарядного устройства.
Впоследствии частицы тонера, будучи трибоэлектрически заряженными внутри проявочного устройства 22, прилипают к электростатическому латентному изображению, посредством чего на фоточувствительном барабане формируется тонерное изображение.
Тонерное изображение затем переносится с фоточувствительного барабана на промежуточную транспортную ленту и впоследствии оно переносится снова на лист бумаги, подаваемый из кассеты с бумагой, установленной в нижней части основного блока, посредством чего изображение формируется на листе бумаги.
Тонер, соответствующий изображению, перенесенный таким образом на лист бумаги, закрепляется посредством закрепляющего устройства 25, и лист бумаги выгружается на лоток-накопитель 26 бумаги.
На Фиг.13 показан вид сбоку субсканирования, где показана станция формирования изображения на Фиг.12. Станция формирования изображения состоит из двух устройств SR и SL оптического сканирования. Поскольку эти два устройства SR и SL оптического сканирования имеют в боковом направлении симметричную структуру по отношению к оптическому дефлектору 28, цифровые ссылочные позиции показаны только для одного из них (устройства SR оптического сканирования), и описание представлено только для одного устройства.
Устройство оптического сканирования содержит поворотное многоугольное зеркало 28 (в дальнейшем, также "многоугольное зеркало"), чтобы при сканировании отклонять световой пучок (лазерный луч), излучаемый на основании, относящейся к изображению информации, и две линзы f-θ 29 и 30 для сканирования с постоянной скоростью светового пучка и его изображения на фоточувствительном барабане в форме в виде пятна.
Затем световой пучок, пропущенный через линзы f-θ 29 и 30, движется через множество отражающих зеркал 31a-31d для отражения света в заранее заданном направлении и проходит через пыленепроницаемое стекло 32 для защиты устройства оптического сканирования от пыли.
Затем на поверхности фоточувствительного барабана формируется электростатическое латентное изображение посредством светового пучка, прошедшего через пыленепроницаемое стекло 32.
В устройствах оптического сканирования этого типа, для соблюдения тенденции обеспечения малых размеров устройства формирования изображения, был принят способ сканирования и экспонирования четырех фоточувствительных барабанов с использованием одного блока привода многоугольного зеркала (Фиг.13).
Этот способ использует два устройства SR и SL оптического сканирования для проецирования множества световых пучков в направлении противолежащих поверхностей многоугольного зеркала 28, соответственно.
Каждое устройство SR или SL проецирует два световых пучка, взаимно сдвинутых параллельно на заранее заданное расстояние в вертикальном направлении, на отклоняющую поверхность (поверхность отражения) многоугольного зеркала 28, чтобы выполнять отклоняющее сканирование.
Имеются два блока линз f-θ 29 и 30, чтобы изображать световые пучки верхнего и нижнего путей прохождения света на фоточувствительных барабанах, соответственно.
Каждая из этих двух линз f-θ 29 и 30 имеет одинаковую поверхность линзы на двух уровнях по вертикали, т.е. на верхней и нижней поверхностях. Линза f-θ может быть выполнена путем склеивания двух деталей линз или она может выполняться путем целостного формования в виде отлитой в форме линзы.
В устройстве оптического сканирования, имеющем два уровня по вертикали, как описано выше, необходимо использовать отклоняющую поверхность, чтобы при сканировании отклонять световые пучки к верхнему и нижнему пути прохождения света, соответственно. Таким образом, было использовано многоугольное зеркало большой толщины или многоугольное зеркало, имеющее двухуровневую структуру.
В такой конструкции должна быть значительной нагрузка двигателя, который приводит в действие многоугольное зеркало большого размера.
В противоположность этому на Фиг.14 показано устройство формирования цветного изображения, в котором многоугольное зеркало меньшей толщины.
На Фиг.14 станция формирования изображения состоит из двух устройств SR и SL оптического сканирования. Поскольку эти два устройства SR и SL оптического сканирования имеют симметричную структуру по отношению к оптическому дефлектору 33, ссылочные позиции указаны только для одного из них (устройства SR оптического сканирования), и описание приведено только для одного устройства.
В этом случае многоугольное зеркало 33 делается более тонким, что обеспечивает падение световых пучков на отклоняющие поверхности 33a многоугольного зеркала 33 под различными углами (наклонное падение) в плоскости субсканирования (оптическая система с наклонным падением пучка).
После того как световые пучки при сканировании отклонены многоугольным зеркалом 33, одни проходят через две общих линзы f-θ 35 и 36.
Затем один (U) из световых пучков, прошедший через линзы f-θ 35, и 36, направляется на фоточувствительный барабан 38a с помощью двух отражающих зеркал 34a и 34c и одного вогнутого зеркала 34b. Кроме того, второй (L) из световых пучков, проходящий через линзы f-θ 35 и 36, направляется на фоточувствительный барабан 38b с помощью двух отражающих зеркал 34d и 34f и одного вогнутого зеркала 34e.
На фиг.14 разделение путей прохождения световых пучков выполняется при помощи отражающего зеркала 34d, которое расположено в середине пути прохождения света.
Более конкретно, световой пучок L, который сканирует нижнюю часть, отражается отражающим зеркалом 34d вверх так, что он пересекается со световым пучком U, который сканирует верхнюю часть. Затем световой пучок L направляется на фоточувствительный барабан 38b посредством множества отражающих зеркал 34c и 34f, которые располагаются в верхней части блока оптической системы.
Используется множество отражающих зеркал, чтобы направлять множество световых пучков на соответствующие поверхности фоточувствительных барабанов (Фиг.14), см., например:
японскую выложенную патентную заявку №2004-21133 (Д1);
японскую выложенную патентную заявку №2000-231074 (Д2);
японскую выложенную патентную заявку №2005-338573 (Д3);
японскую выложенную патентную заявку №7-287180 (Д4);
японскую выложенную патентную заявку №62-267419 (Д5);
японскую выложенную патентную заявку №2004-317790 (Д6).
Устройство формирования цветного изображения, которое было описано выше в качестве сравнительного примера, имеет множество недостатков, указанных ниже.
Первая проблема состоит в том, что требуется огромное количество отражающих зеркал, чтобы направлять световой пучок на фоточувствительный барабан.
Например, на Фиг.13, три отражающих зеркала 31b, 31c и 31d используются в целом на всем протяжении одного и того же пути прохождения света. Кроме того, на Фиг.14 также используются три отражающих зеркала 34a, 34b и 34c (34d, 34e и 34f) на протяжении одного и того же пути.
Это повышает сложность устройства из-за увеличенного числа отдельных компонентов, а также ведет к необходимости увеличения пространства для размещения зеркал. Это вызывает увеличение размера всей системы.
В противоположность этому в патентном документе Д1 предложен способ уменьшения высоты устройства оптического сканирования в направлении субсканирования и для сокращения числа отражающих зеркал.
В этом подходе пути прохождения света разрабатываются специально и, при учете размера формирующих изображение линз, пути прохождения света увеличиваются, чтобы обойти формирующую изображение линзу.
Кроме того, в патентном документе Д3 предложен способ уменьшения высоты устройства оптического сканирования в направлении субсканирования. В Д3 предпринимаются попытки уменьшения высоты устройства в зависимости от угла отражения отражающего зеркала, расстояния от формирующей изображение линзы до отражающего зеркала и высоты формирующей изображение линзы. Конкретно указано, что посредством ограничения высоты формирующей изображение линзы до 6-10 мм может быть уменьшен угол отражения для пути прохождения света.
Однако, если высота формирующей изображение линзы уменьшена в случае линзы, выполненной из смолы ("линза из смолы"), которая обычно использовалась для формирующей изображение линзы, возникнут следующие проблемы.
В линзе из смолы, сформованной с использованием пресс-формы, если высота линзы по отношению к толщине линзы уменьшена вдоль оптической оси, процесс охлаждения после извлечения линзы из пресс-формы происходит от верхней и нижней частей линзы.
В результате, внутри линзы легко формируется распределение коэффициента преломления и распределение двойного лучепреломления в пределах сечения субсканирования (направление по высоте линзы).
В результате, рабочая характеристика формирования отображения в направлении субсканирования значительно повышается. Следовательно, фактически трудно уменьшить высоту линзы, как предложено в патентном документе Д3.
Кроме того, в оптической системе с наклонным падением (Фиг.14) имеется другая проблема: вследствие наклонного падения светового пучка на линзу f-θ (линзу формирования изображения) в плоскости субсканирования аберрация ухудшается и ухудшается рабочая характеристика получения точечного (в виде пятна) изображения. Кроме того, искривляется траектория сканирования на поверхности сканирования.
В противоположность этому в патентном документе Д6, как показано на Фиг.10, иллюстрирующем третий вариант осуществления заявленного изобретения, распределение оптической силы линзы f-θ двусоставной структуры в направлении субсканирования концентрируется на второй линзе f-θ, а также вторая линза f-θ смещена в плоскости субсканирования относительно светового пучка.
Такая конфигурация приводит к снижению аберрации и уменьшению величины изгиба траектории сканирования.
В отношении определения пути прохождения света (Фиг.13) путь прохождения света увеличивается, чтобы окружать линзы.
В патентных документах Д4 и Д5, аналогично Д6, в плоскости субсканирования часть линз f-θ смещена относительно светового пучка.
Эти структуры предназначены для избежания обусловленного поверхностью ложного изображения формирующей изображение линзы, и предполагается, что все формирующие изображение линзы, подлежащие смещению, имеют в направлении субсканирования кривизну, а также оптическую силу.
В патентных документах Д4 и Д5 не раскрыты подходы для уменьшения размера полной системы.
В патентном документе Д2 раскрыт пример, в котором формирующая изображение линза наклонена приблизительно на угол от 1 до 4 градусов, чтобы препятствовать ложному изображению, и пример, в котором после направления сканирующего светового пучка через линзу формирования изображения дважды, световой пучок падает наклонно в пределах плоскости субсканирования, чтобы разделять путь прохождения света.
Затем аналогично Д6 предпринимается попытка определения угла отражения цилиндрического зеркала, чтобы уменьшить ухудшение рабочей характеристики формирования точечного изображения и изгиба траектории сканирования вследствие наклонного падения.
Однако в патентном документе Д2 полностью не обсуждается увеличение пути прохождения света для уменьшения размера полной системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на создание компактного устройства оптического сканирования, посредством которого обеспечивается увеличение пути прохождения света, и может быть уменьшена высота в направлении субсканирования, а также на создание устройства формирования изображения, использующего такое устройство оптического сканирования.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложено устройство оптического сканирования, содержащее: оптический дефлектор, конфигурированный при сканировании отклонять световой пучок, излучаемый из средства источника света; и оптическую систему формирования изображения, конфигурированную для создания изображения светового пучка, при сканировании отклоненного отклоняющей поверхностью упомянутого оптического дефлектора;
при этом световой пучок, падающий на отклоняющую поверхность оптического дефлектора, падает перпендикулярно на отклоняющую поверхность в плоскости субсканирования, причем световой пучок, падающий на отклоняющую поверхность оптического дефлектора, падает под углом относительно оптической оси упомянутой отображающей оптической системы в плоскости основного сканирования, при этом вдоль пути прохождения света между оптическим дефлектором и поверхностью сканирования размещены формирующий изображение оптический элемент проходного типа, составляющий оптическую систему формирования изображения, и оптический элемент отражательного типа, которые размещены в указанном порядке от оптического дефлектора, причем в плоскости субсканирования угол, определенный между главным лучом светового пучка, отраженного оптическим элементом отражательного типа, и нормалью к оптическому элементу отражательного типа обозначен через θ, удовлетворяется условие θ≤45 градусов, и при этом в плоскости субсканирования формирующий изображение оптический элемент проходного типа расположен так, чтобы избежать интерференцию с путем прохождения света, отраженного оптическим элементом отражательного типа, центральная линия контура отображающего оптического элемента проходного типа позиционируется на одной стороне главного луча светового пучка, падающего на формирующий изображение оптический элемент проходного типа, сторона которого удалена от пути прохождения света, отраженного оптическим элементом отражательного типа.
Если в плоскости субсканирования угол, определенный между главным лучом светового пучка, отраженного оптическим элементом отражательного типа, и нормалью к оптическому элементу отражательного типа обозначен через θ, может удовлетворяться условие θ≤30 градусов.
Если оптическая сила отображающего оптического элемента проходного типа в плоскости субсканирования обозначена через φi и оптическая сила оптической системы формирования изображения в плоскости субсканирования обозначена через φall, может удовлетворяться условие |φi≤φall|≤0,01.
Если радиус кривизны в направлении субсканирования поверхности входа света формирующего изображение оптического элемента проходного типа обозначен R1 (мм) и радиус кривизны в направлении субсканирования поверхности выхода света формирующего изображение оптического элемента проходного типа обозначен R2 (мм), может удовлетворяться условие |1/R1|+|1/R2|<0,0067 (1/мм).
В плоскости субсканирования оптическая ось формирующего изображение оптического элемента проходного типа может не совпадать с центральной линией контура формирующего изображение оптического элемента проходного типа, и в плоскости субсканирования главный луч светового пучка, падающего на формирующий изображение оптический элемент проходного типа, может проходить через оптическую ось формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
Формирующий изображение оптический элемент проходного типа может быть выполнен из смоляного материала.
Если в плоскости субсканирования высота внешнего очертания крепежной рамки, удерживающей формирующий изображение оптический элемент проходного типа, обозначена через H (мм) и физическое расстояние от центральной линии контура до основного луча светового пучка, падающего на поверхность входа света формирующего изображение оптического элемента проходного типа, обозначена через dZ (мм), может удовлетворяться условие 0,05<dZ/H<0,5.
Формирующий изображение оптический элемент проходного типа может иметь базовую поверхность для позиционирования в плоскости основного сканирования, причем базовая поверхность может быть расположена вне эффективной области оптической поверхности формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
Формирующий изображение оптический элемент проходного типа может иметь опорный выступ для определения базисной позиции в плоскости основного сканирования, причем выступ может быть расположен на стороне поверхности входа света для формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
В плоскости субсканирования формирующий изображение оптический элемент проходного типа может иметь опорный элемент вогнутой формы для определения базисной позиции в плоскости основного сканирования, причем опорный элемент может быть расположен на стороне внешней окружной части формирующего изображение оптического элемента проходного типа в направлении субсканирования.
В плоскости субсканирования торцевая поверхность на внешней окружной части крепежной рамки в направлении субсканирования, предназначенной для удержания формирующего изображение оптического элемента проходного типа, может иметь конусообразную геометрию вдоль пути прохождения света, отражаемого оптическим элементом отражательного типа.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство оптического сканирования, содержащее две оптические системы формирования изображения, как изложено выше, и расположенные в плоскости субсканирования, чтобы разместить между ними оптический дефлектор.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложено устройство формирования изображения, содержащее: устройство оптического сканирования; фоточувствительный элемент, расположенный на поверхности сканирования; проявочное устройство, конфигурированное для проявления в тонерное изображение электростатического латентного изображения, сформированного на фоточувствительном элементе посредством светового пучка, сканированного устройством оптического сканирования; устройство переноса, конфигурированное для переноса проявленного тонерного изображения на материал переноса и закрепляющее устройство, конфигурированное для закрепления перенесенного тонерного изображения на материале переноса.
В соответствии со следующим дополнительным аспектом настоящего изобретения предложено устройство формирования изображения, содержащее: устройство оптического сканирования, как указано выше; контроллер печатающего устройства, конфигурированный для преобразования кодированных данных, вводимых в него из внешнего устройства, в относящийся к изображению сигнал и ввода относящегося к изображению сигнала в упомянутое устройство оптического сканирования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после рассмотрения нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет схему направления лучей в плоскости субсканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - схему направления лучей в плоскости основного сканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - часть схемы в плоскости субсканирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 - часть схемы в плоскости субсканирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 - часть схемы в плоскости субсканирования согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 - схему в плоскости основного сканирования согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 - схему в плоскости основного сканирования согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 - схему в плоскости основного сканирования согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.9 - часть схемы в плоскости субсканирования согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.10 - схему основной части устройства формирования изображения (вид в разрезе) согласно изобретению;
Фиг.11 - схему основной части устройства формирования цветного изображения (вид в разрезе) согласно изобретению;
Фиг.12 - схему основной части известного устройства формирования изображения;
Фиг.13 - схему основной части заявленного устройства формирования изображения (вид в разрезе) сравнительный пример;
Фиг.14 - схему основной части устройства формирования изображения (вид в разрезе), сравнительный пример.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении термин "оптическая длина пути" относится к оптическому расстоянию от точки отклонения оптического дефлектора до поверхности, подлежащей сканированию (поверхность сканирования).
Следует отметить, что в настоящем изобретении слова "оптическое расстояние" означают "расстояние, через которое проходит световой пучок по пути прохождения света".
Также следует отметить, что в настоящем изобретении слова "физическое расстояние" означают длину прямой линии, соединяющей поверхность 11 сканирования и оптический дефлектор 5.
Вариант 1 осуществления
На Фиг.1 показан вид в разрезе, т.е. вид в плоскости субсканирования основной части согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения вдоль направления субсканирования. На Фиг.2 показан вид в разрезе, т.е. вид в плоскости основного сканирования основной части согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения вдоль направления основного сканирования. На Фиг.3 показан вид в разрезе, т.е. вид в плоскости субсканирования для части на Фиг.1 в направлении субсканирования.
Следует отметить, что в нижеследующем описании термин "направление основного сканирования" (Y-направление) относится к направлению, в котором световой пучок при сканировании отклоняется оптическим дефлектором.
Термин "направление субсканирования" (Z-направление) относится к направлению, которое параллельно вращательной оси отклоняющего средства.
Термин "плоскость основного сканирования" относится к плоскости, по отношению к которой направление субсканирования (Z-направление) является перпендикулярным.
Термин "плоскость субсканирования" относится к плоскости, по отношению к которой направление основного сканирования (Y-направление) является перпендикулярным.
Устройство формирования изображения (Фиг.1-3) содержит два устройства SR и SL оптического сканирования. Поскольку эти два устройства SR и SL оптического сканирования имеют в боковом направлении симметричную структуру относительно оптического дефлектора 5 и одинаковую оптическую функцию, нижеследующее описание касается в основном устройства SR оптического сканирования.
Средство 1 источника света содержит полупроводниковый лазер. Конденсорная линза 2 (коллиматорная линза) используется, чтобы расходящийся световой пучок, излучаемый из средства 1 источника света, преобразовать в параллельный световой пучок.
Следует отметить, что падающий световой пучок на конденсорную линзу 2 не ограничивается параллельным световым пучком, а он может быть сходящимся световым пучком или расходящимся световым пучком. Апертурная диафрагма 3 ограничивает световой пучок, проходящий через нее, чтобы создать форму профиля пучка. Цилиндрическая линза 4 имеет заранее заданную оптическую силу только в плоскости субсканирования (направлении субсканирования). Ее функция заключается в создании в плоскости субсканирования изображения для светового пучка, прошедшего через апертурную диафрагму 3, в виде изображения строки (штриха) на отклоняющей поверхности (поверхности отражения) 51 отклоняющего средства 5, которое будет описано ниже.
Следует отметить, что конденсорная линза 2 и цилиндрическая линза 4 могут быть выполнены за одно целое в виде одного оптического элемента (анаморфотной линзы).
Кроме того, элементы, такие как конденсорная линза 2, апертурная диафрагма 3 и цилиндрическая линза 4, являются компонентами входной оптической системы LA, которая обеспечивает, чтобы световой пучок от средства источника света падал на отклоняющее средство 5.
Оптический дефлектор 5 в качестве отклоняющего средства (многоугольного зеркала) имеет конструкцию с шестью поверхностями. Он при сканировании отклоняет световой пучок от средства 1 источника света.
Оптический дефлектор 5 установлен с возможностью вращения, и при вращении с постоянной скоростью в заранее заданном направлении, выполняемом посредством двигателя (не показан), дефлектор сканирует поверхность 11 сканирования в направлении основного сканирования.
Оптическая система LB формирования изображения (система линз f-θ) в настоящем варианте осуществления составлена из нескольких (двух в данном примере) формирующих изображение оптических элементов проходного типа (первая и вторая формирующие изображение линзы 6 и 8) для направления светового пучка от оптического дефлектора 5 на поверхность 8 сканирования.
Оптическая система LB формирования изображения формирует из светового пучка на основе относящейся к изображению информации и отклоняемого при сканировании путем вращения оптического дефлектора 5 пятно на поверхности 11 фоточувствительного барабана в качестве поверхности сканирования, в пределах плоскости основного сканирования (направлении основного сканирования).
Кроме того, она используется, чтобы обеспечивать оптически сопряженную взаимосвязь между отклоняющей поверхностью 51 вращающегося оптического дефлектора 5 и поверхностью 11 фоточувствительного барабана в плоскости субсканирования, чтобы выполнять компенсацию наклона поверхности.
Первое и второе отражающие зеркала 7 и 9 предназначены каждое для «сгиба» пути прохождения света. Эти зеркала располагаются вдоль пути прохождения света между оптическим дефлектором 5 и поверхностью 11 сканирования.
Из первого и второго отражающих зеркал 7 и 9, первое отражающее зеркало 7, которое является оптическим элементом отражательного типа, оптически ближайшим к оптическому дефлектору 5, расположено между первой и второй линзами 6 и 8 формирования изображения (два формирующих изображение оптических элемента проходного типа).
Первое и второе отражающие зеркала 7 и 9 в качестве оптических элементов отражательного типа составлены из плоских зеркал, не имеющих оптической силы.
Следует отметить, что в описываемом варианте осуществления слово "оптический" означает направление, в котором движется световой пучок. Имеются также защитное стекло 10 и поверхность 11 фоточувствительного барабана в качестве поверхности сканирования.
Центральная линия 61 представляет контур (внешняя геометрия) крепежной рамки (не показана) формирующего изображение оптического элемента проходного типа, причем крепежная рамка конфигурирована так, чтобы удерживать формирующую изображение линзу в качестве оптического элемента.
Световой пучок 14 (сканирующий световой пучок) при сканировании отклоняется посредством отклоняющей поверхности 51. Путь 15 - это путь прохождения света, если отражен посредством первого зеркала 7. Затвор обозначен позицией 67.
Устройство оптического сканирования согласно изобретению является системой сканирования с отклонением в одной плоскости, в которой сканирование выполняется в пределах плоскости, перпендикулярной к отклоняющей поверхности оптического дефлектора (многоугольного зеркала) 5, в плоскости субсканирования (Фиг.1).
Таким образом, входная оптическая система LA, выступающая из средства 1 источника света в направлении к цилиндрической линзе 4, расположена в пределах листа чертежа, который соответствует отклоняющей поверхности (Фиг.2).
Кроме того, световой пучок, падая на отклоняющую поверхность 51 оптического дефлектора 5, падает под ограниченным углом по отношению к оптической оси системы LB формирования изображения, в пределах плоскости основного сканирования.
Кроме того, в этом варианте осуществления, как видно из Фиг.2, идентичные устройства оптического сканирования SR и SL расположены на правой и левой стороне оптического дефлектора 5, причем оптический дефлектор 5 используется совместно для обоих устройств, чтобы сканировать множество поверхностей сканирования.
Технические характеристики устройства оптического сканирования в первом варианте осуществления настоящего изобретения показаны ниже в Таблицах 1, 2 и 3.
| Таблица 1 | ||||
| Угол падения внутри плоскости отклонения | ||||
| Поверхность | R | D | N | |
| Источник 1 света | 1 | 30,28 | 1,000 | |
| Конденсорная линза 2 | 2 | 46,63203 | 1,00 | 1,785 |
| 3 | 15,51899 | 2,00 | 1,582 | |
| 4 | -21,487 | 6,00 | 1,000 | |
| Апертурная диафрагма 3 | 5 | бесконечный | 5,92 | 1,000 |
| Цилиндрическая линза 4 | 6 | асферическая (описано ниже) | 7,00 | 1,511 |
| 7 | бесконечный | 83,90 | 1,000 | |
| Отклоняющая поверхность 5 | 8 | бесконечный | 30,00 | 1,000 |
| 1-ая формирующая изображение линза 7 | 9 | асферическая (описано ниже) | 7,50 | 1,524 |
| 10 | асферическая (описано ниже) | 91,00 | 1,000 | |
| 2-ая формирующая изображение линза 9 | 11 | асферическая (описано ниже) | 5,50 | 1,524 |
| 12 | асферическая (описано ниже) | 66,00 | 1,000 | |
| Защитное стекло 10 | 13 | бесконечный | 1,80 | 1,511 |
| 14 | бесконечный | 64,70 | 1,000 | |
| Поверхность 11 сканирования | 15 | бесконечный |
| Таблица 2 | ||||||
| Асферическая форма | ||||||
| 6-я поверхность | 9-я поверхность | 10-я поверхность | 11-я поверхность | 12-я поверхность | ||
| Меридиональная форма | R | бесконечная | -6,39+01 | -4,17E+01 | -1,16E+03 | 1,58E+03 |
| K | 0 | -4,85E+00 | -1,30E+00 | 0 | -1,38E+03 | |
| B4 | 0 | 2,89E-07 | 7,71E-08 | 0 | -1,65E-07 | |
| B6 | 0 | -2,58E-10 | 1,27E-10 | 0 | 1,16E-11 | |
| B8 | 0 | -5,12E-14 | -3,67E-13 | 0 | -6,82E-16 | |
| B10 | 0 | 9,72E-17 | 1,58E-16 | 0 | 7,98E-20 | |
| Сагиттальная форма | r | 44,88 | -1,00E+03 | -1,00E+03 | -1,00E+03 | -3,33E+01 |
| D2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4,77E-05 | |
| D4 | 0 | 0 | 0 | 0 | -6,42E-09 | |
| D6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6,48E-13 | |
| D8 | 0 | 0 | 0 | 0 | -3,28E-17 | |
| D10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5,15E-22 |
Описанная окружность многоугольного зеркала = φ40.
Количество отклоняющих поверхностей многоугольного зеркала = 6.
Угол, определенный между оптическими осями входной оптической системы и оптической системы формирования изображения = 70 градусов;
Отражающая точка многоугольного зеркала для светового пучка по центру изображения по отношению к центру (0,0) многоугольного зеркала = (15,05, 8,71).
Расстояние между центром многоугольного зеркала и отражающим зеркалом = 85.
Угол падения, определенный между нормалью к первому отражающему зеркалу и падающим световым пучком = 7,3 градуса.
Расстояние от первого отражающего зеркала до второго отражающего зеркала = 140.
Угол падения, определенный между нормалью ко второму отражающему зеркалу 9 и падающим световым пучком = 62,3 градуса.
| Таблица 3 | |
| Fθm | 227,1 |
| Fθs | 65,4 |
| G1m | 205,6 |
| G1s | 740116 |
| G2m | -1276,9 |
| G2s | 65,6 |
| TC | 266,5 |
| φa11 | 0,01529 |
| φ1 | 1,4E-06 |
| φ2 | 0,01525 |
| φ1/φall | 8,8E-05 |
| |1/r1|+|1/r2| | 2,0E-03 |
Причем выражение определяется, как изложено ниже.
Форма линзы (торическая форма) содержит асферическую форму, которая может быть выражена посредством функции до десятого порядка по отношению к направлению основного сканирования. Там, где точка пересечения с оптической осью принимается в качестве начала координат, направление оптической оси принимается в качестве оси X, ось в плоскости основного сканирования и ортогональная по отношению к оптической оси принимается в качестве оси Y, и ось в плоскости субсканирования и ортогональная по отношению к оптической оси принимается в качестве оси Z, меридиональное направление, соответствующее направлению основного сканирования, выражается согласно
где R - радиус кривизны и К, B4, B6, B8 и B10 - асферические коэффициенты.
Сагиттальное направление, соответствующее направлению субсканирования (направление, включающее в себя оптическую ось и ортогональное по отношению к направлению основного сканирования), выражается уравнением
где r'=r0(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10), r0 - радиус сагиттальной кривизны на оптической оси; D2, D4, D6, D8 и D10 - коэффициенты.
Кроме того, в таблицах:
G1m - фокусное расстояние первой формирующей изображение линзы в направлении основного сканирования;
G2m - фокусное расстояние второй формирующей изображение линзы в направлении основного сканирования;
fθm - комбинированное фокусное расстояние первой формирующей изображение линзы и второй формирующей изображение линзы в направлении основного сканирования;
G1s - фокусное расстояние первой формирующей изображение линзы в направлении субсканирования; φ - оптическая сила;
G2s - фокусное расстояние второй формирующей изображение линзы в направлении субсканирования; φ2 - оптическая сила.
fθs - комбинированное фокусное расстояние первой формирующей изображение линзы и второй формирующей изображение линзы в направлении субсканирования; φall - оптическая сила;
TC - расстояние от многоугольного зеркала до поверхности сканирования.
Кроме того, в таблицах символ “e-X” означает "x10-x".
В настоящем варианте осуществления расходящийся световой пучок, излучаемый из полупроводникового лазера 1, посредством конденсорной линзы 2 преобразуется в параллельный световой пучок. Затем световой пучок (световой поток) ограничивается апертурной диафрагмой 3, и после этого он падает на цилиндрическую линзу 4.
Внутри плоскости основного сканирования световой пучок, падающий на цилиндрическую линзу 4, выходит из нее, не будучи измененным, и падает на отклоняющую поверхность 51 оптического дефлектора 5.
С другой стороны, внутри плоскости субсканирования световой пучок дополнительно сводится и отображается в виде изображения строки (изображения строки, проходящего в направлении основного сканирования) на отклоняющую поверхность 51 вращающегося оптического дефлектора 5.
Световой пучок от входной оптической системы LA падает перпендикулярно на отклоняющие поверхности оптического дефлектора 5 в плоскости субсканирования и фокусируется на отклоняющей поверхности 51.
Кроме того, световой пучок, падающий на отклоняющую поверхность 51 оптического дефлектора 5, падает с ограниченным углом относительно оптической оси системы LB формирования изображения в плоскости основного сканирования.
Затем световой пучок, при сканировании отклоненный отклоняющей поверхностью 51 оптического дефлектора 5, проходит через первую линзу 6 формирования изображения; затем он отражается первым отражающим зеркалом 7; затем он проходит через вторую линзу 8 формирования изображения; затем он отражается вторым отражающим зеркалом 9; и, наконец, отображается в форме пятна на фоточувствительной поверхности 11 барабана.
Таким образом, выполняется запись изображения на фоточувствительной поверхности 11 барабана в качестве носителя записи.
Ниже поясняется оптическая функция системы LB формирования изображения, которая состоит из первой и второй линз 6 и 8 формирования изображения.
В настоящем варианте осуществления первая и вторая линзы 6 и 8 формирования изображения выполнены из смолы (пластмассы).
Система LB формирования изображения отображает световой пучок, при сканировании отклоненный оптическим дефлектором 5, на поверхность 11 сканирования, чтобы сформировать на ней пятно пучка и сканировать поверхность 11 сканирования с постоянной скоростью.
Формирующая изображение линза, выполненная из смолы, изготовляется по известной технологии формования с заполнением пресс-формы смолой и удалением ее из пресс-формы после охлаждения.
Таким образом, формирующая изображение линза может изготовляться более легко по сравнению с традиционной формирующей изображение линзой из стекла.
Как указано в Таблице 1, первая линза 6 формирования изображения, имеющая оптическую силу (преломляющую силу линзы) преимущественно в направлении основного сканирования, имеет геометрию асферической поверхности, имеющую форму линзы, выражаемую функцией приведенного выше уравнения.
В настоящем варианте осуществления первая формирующая изображение линза 6 (формирующий изображение оптический элемент проходного типа A), для которой является кратчайшим расстояние между путем 15 прохождения света, отраженным первым отражающим зеркалом 7 в качестве оптического элемента отражательного типа, и внешней окружной частью одной из крепежных рамок (не показана) для формирующих изображение оптических элементов проходного типа, удерживающих множество линз формирования изображения, имеет оптическую силу в направлении субсканирования меньше оптической силы в направлении основного сканирования.
Также первая формирующая изображение линза 6 составлена из менискообразной линзы (менисковой линзы), имеющей неаркообразную геометрию в плоскости основного сканирования и имеющей вогнутую поверхность, обращенную к стороне оптического дефлектора 5.
Кроме того, геометрия первой формирующей изображение линзы 6 в плоскости основного сканирования является симметричной по отношению к оптической оси.
В отношении направления субсканирования, поверхность входа света и поверхность выхода света не имеют оптической силы и имеют одинаковую кривизну. Однако обе поверхности могут иметь цилиндрическую форму, являясь плоскими в направлении субсканирования.
Она обеспечивает функцию формирования изображения преимущественно в направлении основного сканирования относительно падающего светового пучка.
Крепежная рамка сформирована как одно целое с отображающим оптическим элементом проходного типа посредством процесса формования. Однако крепежная рамка может быть сформирована отдельно от формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
С другой стороны, второй формирующей изображение линзой 8 является анаморфотная линза, имеющая оптическую силу преимущественно в направлении субсканирования, как показано в Таблице 1. Формой линзы является геометрия асферической поверхности, выраженной функцией приведенного выше уравнения.
Вторая формирующая изображение линза 8 имеет более высокую оптическую силу в направлении субсканирования (в плоскости субсканирования), чем оптическая сила в направлении основного сканирования (в плоскости основного сканирования). Также, поверхность входа света в плоскости основного сканирования имеет аркообразную форму, а другая поверхность имеет неаркообразную форму.
Геометрия (форма) в плоскости основного сканирования является симметричной по отношению к оптической оси, и она не имеет оптической силы в направлении основного сканирования на оси.
Что касается геометрий (форм) в плоскости субсканирования, поверхность входа света имеет плоскую поверхность, имеющую чрезвычайно слабую кривизну, тогда как поверхность выхода света имеет выпуклую форму, в которой кривизна изменяется постепенно от оптической оси к внешней стороне оптической оси и геометрия является симметричной относительно оптической оси.
Для светового луча, падающего на нее, линза имеет функцию формирования изображения в направлении субсканирования и функцию слабой коррекции искажения в направлении основного сканирования.
Что касается взаимосвязи отображения в направлении субсканирования системы LB формирования изображения, которая составлена из первой и второй формирующих изображение линз 6 и 8, она обеспечивает то, что может быть названо системой коррекции наклона поверхности, в которой отклоняющая поверхность 51 и поверхность сканирования 7 взаимосвязаны.
Следует отметить, что оптическая система LB формирования изображения не всегда должна быть функциональным выражением, показанным в Таблице 1, она может быть известным выражением.
Кроме того, она может иметь асимметричную геометрию относительно оптической оси для дополнительного улучшения рабочей характеристики формирования изображения.
В этом варианте осуществления (Фиг.3), после того как световой пучок (сканирующий световой пучок) 14, при сканировании отклоненный отклоняющей поверхностью 51, падает на первую формирующую изображение линзу 6, он отражается первым отражающим зеркалом 7.
В пределах плоскости субсканирования первая формирующая изображение линза 6 расположена так, чтобы избегать интерференции с путем прохождения света, отраженным отражательным оптическим элементом, центральная линия 61 контура крепежной рамки (не показан) формирующего изображение оптического элемента проходного типа расположена на стороне центральной линии (главный луч) светового пучка, падающего на первую формирующую изображение линзу 6, сторона которой удалена от пути 15 отраженного света.
В этом варианте осуществления, посредством сдвига первой формирующей изображение линзы 6 в направлении, перпендикулярном сканирующему световому пучку 14, и только на физическое расстояние (величину сдвига) dZ, которое будет описано ниже, есть возможность избежать интерференции между путем 15 отраженного света и первой формирующей изображение линзой 6.
На основании этого угол θ отражения в первом отражающем зеркале 7 может быть выполнен малым, и это вносит вклад в уменьшение высоты устройства в направлении субсканирования.
Следует отметить, что как показано в Таблице 1, радиусом r кривизны для первой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования является 1000, и эта линза сконструирована так, что ее вершина совмещается с центральной линией 61 контура. В этом варианте осуществления, если угол, определенный между главным лучом светового пучка, отраженного первым отражающим зеркалом 7, и нормалью к первому отражающему зеркалу 7 обозначен через θ, удовлетворяется следующее условие:
Выражение (3) условия задает угол θ отражения, отражаемый первым отражающим зеркалом 7.
Если превышается верхний предел выражения (3), уже не вносится вклад в уменьшение размера полной системы. Т.е. если угол θ отражения превышает 45 градусов, угол, определенный между главным лучом сканирующего светового пучка 14 и путем 15 прохождения отраженного света, становится больше 90 градусов, и, таким образом, компактность в горизонтальном направлении будет потеряна.
Предпочтительно, чтобы угол θ отражения устанавливался не более 45 градусов.
Предпочтительно, чтобы вышеупомянутое условие (3) устанавливалось, как изложено ниже:
В настоящем варианте осуществления, как указано в Таблице 1, θ=7,3 градуса. Это удовлетворяет выражению (3), а также выражению (4).
Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если обозначить высоту внешней геометрии крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа, которая удерживает первую формирующую изображение линзу 6, через H и физическое расстояние (величину сдвига) от центральной линии 61 контура до основного луча падающего светового пучка (сканирующий световой пучок) 14 через dZ, удовлетворяется условие
Выражение (5) относится к соотношению между физическим расстоянием от центральной линии 61 контура до падающего светового пучка 14 и высотой контура. Если выражение (5) не удовлетворяется, трудно увеличить путь прохождения света. Также трудно уменьшить высоту устройства в направлении субсканирования.
Более предпочтительно, чтобы выражение (5) определялось как
В описываемом варианте осуществления, H=13,0 мм и dZ=1,5 мм. Таким образом, dZ/H=0,115. Это удовлетворяет выражению (5), а также выражению (6).
В описываемом варианте осуществления, как показано из Фиг.3, высота устройства в направлении субсканирования может быть уменьшена путем выполнения угла θ малым.
Причем первая формирующая изображение линза 6 должна быть смещена в направлении, перпендикулярном сканирующему световому пучку 14, чтобы избегать интерференции между путем 15 отраженного света и первой формирующей изображение линзой 6.
Хотя эффект уменьшения высоты может быть повышен, если величина сдвига dZ выполняется большей, наибольшая возможная величина сдвига составляет 1/2 от высоты H линзы, и это определяет верхний предел для выражения (5).
Кроме того, в линзе из смолы, которая формуется посредством пресс-формы, если высота линзы выполняется малой по сравнению с толщиной линзы в направлении оптической оси, в течение процесса охлаждения непосредственно после извлечения линзы из пресс-формы охлаждение начинается и развивается от верхней и нижней частей линзы.
В результате этого во внутренней части линзы в пределах под-плоскости сканирования (направление по высоте линзы) легко формируется распределение коэффициента преломления и распределение двойного лучепреломления. Известно, что это влияние становится более значительным, если расстояние от центральной оси контура линзы становится больше и что рабочая характеристика отображения ухудшается резко приблизительно от двух третей (2/3) промежутка от центра контура до внешней наружной кромки.
Следовательно, если рабочая характеристика формирования изображения для устройства является приоритетом, соотношение должно предпочтительно удовлетворять dZ/H<0,3.
Верхний предел выражения (6) задает это.
Нижний предел выражений (5) и (6) задает определение нижнего предела величины сдвига первой формирующей изображение линзы 6.
Если величина сдвига является малой, эффект предотвращения интерференции относительно интерференции между путем 15 прохождения отраженного света и первой формирующей изображение линзой 6 становится недостаточным, и интерференция будет происходить, если изменяется положение пути 15 отраженного света или положение первой формирующей изображение линзы 6 вследствие допустимого отклонения во время сборки.
В варианте осуществления, как описано выше, оптическая сила первой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования меньше оптической силы в направлении основного сканирования.
Здесь ширина светового пучка для светового пучка, отраженного первым отражающим зеркалом 7, принимается за La, и расстояние от первой формирующей изображение линзы 6 до первого отражающего зеркала 7 принимается за L.
Кроме того, угол отражения между главным лучом светового пучка, отраженного первым отражающим зеркалом 7, и нормалью к первому отражающему зеркалу 7 принимается за G, и высота контура крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа принимается за H.
Величина сдвига dZ первой формирующей изображение линзы 6 должна предпочтительно удовлетворять нижеследующему условию:
Выражение (7) является условием для задания величины сдвига dZ первой формирующей изображение линзы 6.
Если выражение (7) не удовлетворяется, эффект предотвращения интерференции относительно интерференции между путем 15 отраженного света и первой формирующей изображение линзой 6 становится недостаточным, аналогично выражению (5), и интерференция будет происходить, если во время сборки положение пути 15 отраженного света или положение первой формирующей изображение линзы 6 изменяется вследствие допустимого отклонения.
В этом варианте осуществления, если оптическая сила первой формирующей изображение линзы 6 (формирующий изображение оптический элемент C проходного типа) в плоскости субсканирования обозначена φi и оптическая сила системы LB формирования изображения в плоскости субсканирования обозначена φall, удовлетворяется условие
Выражение (1) является условием для задания соотношения между оптической силой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования (1/"фокусное расстояние"), образующей систему LB формирования изображения, и оптической силой (1/"фокусное расстояние") системы LB формирования изображения.
Выражение (1) указывает условие, что отношение оптической силы первой формирующей изображение линзы 6 должно быть меньше указанной величины.
Если отношение оптической силы первой формирующей изображение линзы 6 больше верхнего предела выражения (1), аберрация будет ухудшаться, когда отношение оптической силы первой формирующей изображение линзы 6 смещается параллельно относительно оптической оси, как описано выше, так что будет происходить повреждение диаметра светового пятна и изгиб траектории сканирования (сканирующего луча).
В этом варианте осуществления, как показано в Таблице 1, имеется отношение
Это удовлетворяет выражению (1).
Более предпочтительно, чтобы выражение (1) устанавливалось, как изложено ниже:
Кроме того, в этом варианте осуществления, если радиус кривизны первой формирующей изображение линзы 6 на стороне оптического дефлектора и стороне поверхности сканирования обозначен через R1 и R2 соответственно удовлетворяется нижеследующее условие
Выражение (2) является условием для задания кривизны первой формирующей изображение линзы 6, составляющей формирующую изображение оптическую систему LB, в направлении субсканирования.
Выражение (2) задает, чтобы значения кривизны для поверхности входа света и поверхности выхода света первой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования устанавливались меньше, чем заданная величина.
Если кривизна поверхности входа света и поверхности выхода света первой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования становится намного выше верхнего предела из выражения (2), аберрация будет ухудшаться, когда отношение оптической силы первой формирующей изображение линзы 6 смещается параллельно по отношению к оптической оси, как описано выше, так что будут происходить ухудшение диаметра светового пятна и изгиб траектории сканирования.
Поверхность входа света и поверхность выхода света составляют оптическую поверхность (поверхность линзы).
В настоящем варианте осуществления, как показано в Таблице 1, имеется отношение
Это удовлетворяет выражению (2).
Более предпочтительно, чтобы выражение (2) устанавливалось, как изложено ниже:
Признаком настоящего варианта осуществления является что, как описано выше, для формирующих изображение линз, составляющих оптическую систему LB формирования изображения, первая формирующая изображение линза 6 имеет очень малую оптическую силу в направлении субсканирования, смещена в плоскости субсканирования по отношению к сканирующему световому пучку 14.
Следует отметить, что оптическая сила первой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования может быть нулевой (не иметь оптической силы).
Кроме того, кривизна первой формирующей изображение линзы 6 является очень малой (слабосильной), как описано выше. Следовательно, даже если она сдвигается в плоскости субсканирования, френелевский отраженный свет, который происходит на поверхности линзы первой формирующей изображение линзы 6, возвращается на оптический дефлектор 5.
Принимая это во внимание, в настоящем варианте осуществления обеспечивается достаточное расстояние между оптическим дефлектором 5 и первой формирующей изображение линзой 6 и, кроме того, толщина оптического дефлектора 5 в направлении высоты выдерживается до 2 мм или менее. Таким образом, структуре задается конфигурация, чтобы избежать отрицательного влияния френелевского отраженного света, который иначе мог бы вызывать паразитную засветку и повторное изображение.
Кроме того, на поверхности линзы может обеспечиваться покрытие для первой формирующей изображение линзы 6. С другой стороны, в настоящем варианте осуществления, как описано выше, относительно первой и второй формирующих изображение линз 6 и 8, первая формирующая изображение линза 6 (формирующий изображение оптический элемент C проходного типа), которая имеет самую малую оптическую силу или нулевую оптическую силу в направлении субсканирования, смещена в плоскости субсканирования относительно сканирующего светового пучка 14.
В такой конфигурации уменьшаются отрицательные влияния на ухудшение аберрации и изгиб траектории сканирования.
В этом варианте осуществления первая формирующая изображение линза 6 смещена в направлении субсканирования на физическое расстояние dZ=1,5 мм, посредством чего уход изгиба траектории сканирования ослабляется приблизительно до 1 мкм или менее, что является уровнем, который можно игнорировать.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления, как описано выше, обеспечивается, чтобы первое отражающее зеркало 7 было расположено на пути прохождения света между первой формирующей изображение линзой 6 и второй формирующей изображение линзой 8.
В такой конфигурации размер системы может быть малым и в горизонтальном направлении, и в вертикальном направлении.
Если в качестве оптического элемента отражательного типа первое отражающее зеркало 7 размещено после второй формирующей изображение линзы 8, ширина в горизонтальном направлении становится большой.
Кроме того, если первое отражающее зеркало 7 в качестве оптического элемента отражательного типа размещено на оптическом пути между первой формирующей изображение линзой 6 и оптическим дефлектором 5, размер в вертикальном направлении не может быть выполнен малым, хотя размер в горизонтальном направлении может быть выполнен малым.
Следовательно, для уменьшения размера в обоих направлениях и горизонтальном, и в вертикальном, первое отражающее зеркало 7 следует предпочтительно размещать на пути прохождения света между первой формирующей изображение линзой 6 и второй формирующей изображение линзой 8.
В этом варианте осуществления (Фиг.1) устройства SR и SL оптического сканирования, имеющие одинаковую структуру, предусматриваются на правом и левом оптическом дефлекторе 5 симметрично относительно плоскости, включая ось вращения оптического дефлектора 5, и оптический дефлектор 5 используется для сканирования множества поверхностей сканирования.
Однако угол отражения второго отражающего зеркала 9 отличается между оптическими сканирующими устройствами SR и SL (Фиг.1).
Угол отражения второго отражающего зеркала 9 может устанавливаться надлежащим образом в соответствии с расположением компонентов устройства формирования изображения.
В настоящем варианте осуществления, как описано выше, можно избежать интерференции между световым пучком, отраженным первым отражающим зеркалом 7, и первой формирующей изображение линзой 6. Следовательно, количество отражающих зеркал, которые нужно использовать, может быть уменьшено, и достигается компактная конструкция устройства оптического сканирования.
Кроме того, поскольку в этом варианте осуществления оптическая сила первой формирующей изображение линзы 6 в направлении субсканирования, которая является линзой, подлежащей смещению, выполняется слабой, может быть подавлено ухудшение аберрации из-за сдвига, и может быть поддержано хорошее состояние формирования изображения пятна.
Кроме того, в этом варианте осуществления, в обеих из левосторонней и правосторонней отображающих оптических систем LB (Фиг.2), затворные элементы (затворы) 67 для первых формирующих изображение линз 6 расположены в одинаковом направлении.
Размещая затворные элементы 67 таким образом, могут использоваться те же самые компоненты для левой и правой стороны формирующих изображение линз 6 и 8.
Следует отметить, что в этом варианте осуществления может использоваться средство источника света (многолучевой источник света) с наличием множества светоизлучающих элементов (точек излучения света).
Вариант 2 осуществления
На Фиг.4 показан вид в плоскости субсканирования основной части согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что торцевая поверхность 62 на внешней окружной части крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа, удерживающей первую формирующую изображение линзу 6, выполнена конусообразной формы, проходящей вдоль пути 15 прохождения света.
Другие структуры и оптические функции аналогичны первому варианту осуществления, и на основании этого достижимы сходные технические эффекты.
Более конкретно, в этом варианте осуществления путем формирования торцевой поверхности (наклонной части) 62 на внешней окружной части крепежной рамки (не показана) формирующего изображение оптического элемента проходного типа, которая удерживает первую формирующую изображение линзу 6 конусообразной формы, проходящей вдоль пути 15 прохождения света, обеспечивается уменьшение высоты устройства в направлении субсканирования.
Обычно для линз из смолы, подлежащих формованию с использованием пресс-формы, предусматривается освобождающий конус на внешней окружной части линзы, который параллелен направлению оптической оси линзы, чтобы таким образом уменьшать деформацию, когда линза высвобождается из пресс-формы.
В этом варианте осуществления направление уклона освобождающего конуса проходит вдоль пути 15 прохождения света, отраженного первым отражающим зеркалом 7 в качестве оптического элемента отражательного типа.
В такой конфигурации можно избежать интерференции между первой формирующей изображение линзой 6 и путем 15 прохождения света, отраженным первым отражающим зеркалом 7, так что угол θ отражения первого отражающего зеркала 7 может быть намного меньшим, и уменьшение высоты устройства в направлении субсканирования дополнительно улучшается.
Вариант 3 осуществления
На Фиг.5 показан вид в плоскости основного сканирования для основной части по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что первая формирующая изображение линза 6 имеет базовую поверхность 63 для позиционирования линзы в пределах плоскости основного сканирования, и эта базовая поверхность первой формирующей изображение линзы выполнена вне эффективной области поверхности линзы.
Другие структуры и оптические функции подобны первому варианту осуществления, и на основании этого достижимы сходные технические эффекты.
Более конкретно, в этом варианте осуществления базовая поверхность 63 первой формирующей изображение линзы 6 для позиционирования линзы в плоскости основного сканирования выполняется для первой формирующей изображение линзы вне эффективной области поверхности линзы, и, кроме того, базовая поверхность 63 имеет посадочное место 12 в качестве базиса отсчета позиции.
Посадочное место 12 расположено вне эффективной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении основного сканирования.
Кроме того, посадочное место 12 выполняется на элементе каркаса (не показано) и используется в качестве базиса отсчета позиции в направлении основного сканирования для первой формирующей изображение линзы 6.
Обычно позиционный базис по отношению к направлению основного сканирования обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования на Фиг.1, например. Однако, если позиционный базис обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования, это мешает пути 15 прохождения света, отраженного первым отражающим зеркалом 7.
Принимая это во внимание, в этом варианте осуществления базовая поверхность 63 для позиционирования линзы в плоскости основного сканирования обеспечивается для первой формирующей изображение линзы 6 вне эффективной области поверхности линзы. Благодаря этому описанные выше недостатки могут быть устранены.
Вариант 4 осуществления
На Фиг.6 показан вид в плоскости основного сканирования для основной части по четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Настоящий вариант осуществления отличается от вышеупомянутого первого варианта осуществления тем, что установочный штифт 64 для позиционирования линзы в плоскости основного сканирования размещен вне эффективной области поверхности линзы для первой формирующей изображение линзы 6.
Остальные структуры и оптические функции подобны первому варианту осуществления и на основании этого достижимы сходные технические эффекты.
Более конкретно, в этом варианте осуществления установочный штифт 64, который действует в качестве позиционного базиса для позиционирования линзы в плоскости основного сканирования, размещен для первой формирующей изображение линзы 6 вне эффективной области поверхности линзы.
Установочный штифт 64 конфигурирован с возможностью плотного вхождения в базовое отверстие элемента каркаса (не показан). Кроме того, как видно из Фиг.6, установочный штифт 64 размещен вне эффективной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении основного сканирования и обеспечивает позиционный базис для первой формирующей изображение линзы 6 относительно направления основного сканирования.
Обычно позиционный базис по отношению к направлению основного сканирования обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования на Фиг.1. Однако, если позиционный базис обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования, он мешает пути 15 прохождения света, отраженного первым отражающим зеркалом 7.
Принимая это во внимание, в этом варианте осуществления, установочный штифт 64 для позиционирования линзы в плоскости основного сканирования размещен для первой формирующей изображение линзы 6 вне эффективной области поверхности линзы. Благодаря этому описанные выше недостатки могут быть устранены.
Вариант 5 осуществления
На Фиг.7 показан вид в плоскости основного сканирования для основной части по пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что опорный выступ 65 для определения базисной позиции в плоскости основного сканирования размещен на стороне поверхности входа света, соответствующей первой формирующей изображение линзе 6.
Остальные структуры и оптические функции аналогичны первому варианту осуществления, и на основании этого достижимы сходные технические эффекты.
Более конкретно, в этом варианте осуществления опорный выступ 65, который определяет базисную позицию в плоскости основного сканирования, размещен на стороне поверхности входа света на первой формирующей изображение линзе 6.
Опорный выступ 65 имеет конфигурацию, чтобы он входил в базовое отверстие элемента каркаса (не показано).
Кроме того, как показано на Фиг.7, опорный выступ 65 размещен на стороне поверхности входа света на первой формирующей изображение линзе 6.
Обычно позиционный базис относительно направления основного сканирования обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования на Фиг.1. Однако, если позиционный базис обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования, он мешает пути 15 прохождения света, отраженного первым отражающим зеркалом 7.
Кроме того, даже если опорный выступ 65 размещен на стороне поверхности выхода света, он легко интерферирует с путем 15 отраженного света.
Принимая это во внимание, в данном варианте осуществления опорный выступ 65, который определяет базисную позицию линзы в плоскости основного сканирования, обеспечивается на стороне входа света первой формирующей изображение линзы 6. Благодаря этому описанные выше недостатки могут быть устранены.
Вариант 6 осуществления
На Фиг.8 показан вид в плоскости субсканирования для основной части согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что содержит опорный элемент 66 вогнутой формы для определения базисной позиции в плоскости основного сканирования на внешней окружной части первой формирующей изображение линзы 6.
Другие структуры и оптические функции подобны первому варианту осуществления, и на основании этого достижимы сходные технические эффекты.
Более конкретно, в этом варианте осуществления опорный элемент 66 вогнутой формы, который определяет базисную позицию в плоскости основного сканирования, размещен на внешней окружной части первой формирующей изображение линзы 6.
Базовое отверстие (углубление) 66 имеет конфигурацию для вмещения установочного штифта 13 элемента каркаса.
Обычно позиционный базис по отношению к направлению основного сканирования обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования на Фиг.1. Однако, если позиционный базис обеспечивается выше и ниже центральной части первой формирующей изображение линзы 6 в направлении сканирования, он мешает пути 15 прохождения света, отраженного первым отражающим зеркалом 7.
Принимая это во внимание, в данном варианте осуществления опорный элемент 66 вогнутой формы, который определяет базисную позицию линзы в плоскости основного сканирования, размещен на внешней периферийной части первой формирующей изображение линзы 6. Благодаря этому описанные выше недостатки могут быть устранены.
Вариант 7 осуществления
На Фиг.8 показан вид в плоскости субсканирования для основной части согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
Настоящий вариант осуществления отличается от вышеупомянутого первого варианта осуществления тем, что вторая формирующая изображение линза 8 (в дальнейшем также "формирующий изображение оптический элемент B проходного типа"), расстояние для которой между путем 15 прохождения света, отраженным первым отражающим зеркалом 7, и внешней окружной частью крепежной рамки для формирующего изображение оптического элемента проходного типа является кратчайшим, расположена между первой формирующей изображение линзой 6 и первым отражающим зеркалом 7.
Кроме того, структура имеет такую конфигурацию, что в плоскости субсканирования оптическая ось 82 второй формирующей изображение линзы 8 не совпадают с центральной линией 81 контура крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
Кроме того, структура имеет такую конфигурацию, что центральная линия 81 контура крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа расположена на стороне центральной линии (главного луча) светового пучка, падающего на вторую формирующую изображение линзу 8, которая удалена от пути 15 отраженного света.
Другие структуры и оптические функции подобны первому варианту осуществления, и на основании этого достижимы сходные технические эффекты.
Более конкретно, в этом варианте осуществления вторая формирующая изображение линза 8, расстояние которой между путем 15 прохождения света, отраженным первым отражающим зеркалом 7, и внешней окружной частью крепежной рамки для формирующего изображение оптического элемента проходного типа является кратчайшим, расположена между первой формирующей изображение линзой 6 и первым отражающим зеркалом 7.
Вторая формирующая изображение линза 8 имеет оптическую силу в направлении субсканирования, и она является линзой, которая оптически ближайшая к поверхности 11 сканирования.
Кроме того, этот вариант осуществления выполнен так, чтобы в плоскости субсканирования оптическая ось 82 второй формирующей изображение линзы 8 не совпадала с центральной линией 81 контура крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
Кроме того, этот вариант осуществления выполнен так, чтобы центральная линия 81 контура крепежной рамки для формирующего изображение оптического элемента проходного типа была расположена на стороне главного луча светового пучка, падающего на вторую формирующую изображение линзу 8, которая удалена от пути 15 отраженного света.
В Таблицах 4, 5 и 6 ниже показаны технические характеристики оптического сканирующего устройства согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
| Таблица 4 | ||||
| Поверхность | R | D | N | |
| Источник 1 света | 1 | 30,28 | 1,000 | |
| Конденсорная линза 2 | 2 | 46,63203 | 1,00 | 1,785 |
| 3 | 15,51899 | 2,00 | 1,582 | |
| 4 | -21,487 | 6,00 | 1,000 | |
| Апертурная диафрагма 3 | 5 | бесконечный | 5,92 | 1,000 |
| Цилиндрическая линза 4 | 6 | асферическая (описано ниже) | 7,00 | 1,511 |
| 7 | бесконечный | 83,90 | 1,000 | |
| Отклоняющая поверхность 5 | 8 | бесконечный | 31,00 | 1,000 |
| 1-я формирующая изображение линза 6 | 9 | асферическая (описано ниже) | 8,50 | 1,524 |
| 10 | асферическая (описано ниже) | 60,00 | 1,000 | |
| 2-я формирующая изображение линза 8 | 11 | асферическая (описано ниже) | 5,50 | 1,524 |
| 12 | асферическая (описано ниже) | 95,00 | 1,000 | |
| Защитное стекло 10 | 13 | бесконечный | 1,80 | 1,511 |
| 14 | бесконечный | 68,70 | 1,000 | |
| Поверхность 11 сканирования | 15 | бесконечный |
| Таблица 5 | ||||||
| Асферическая форма | ||||||
| 6-ая поверхность | 9-ая поверхность | 10-ая поверхность | 11-ая поверхность | 12-ая поверхность | ||
| Меридиональная форма | R | бесконечная | -6,12E+01 | -4,06E+01 | -1,13E+03 | 2,23E+03 |
| K | 0 | -3,84E+00 | -1,20E+00 | 0 | -1,07E+04 | |
| B4 | 0 | 1,93E-07 | 5,08E-08 | 0 | -2,51E-07 | |
| B6 | 0 | 2,97E-10 | 3,52E-10 | 0 | 1,60E-11 | |
| B8 | 0 | 1,14E-13 | -3,66-13 | 0 | -6,08E-16 | |
| B10 | 0 | 9,88E-17 | 1,58E-16 | 0 | 5,26E-21 | |
| Сагиттальная форма | r | 44,88 | -1,00E+03 | 1,00E+03 | -1,00E+03 | -3,17E+01 |
| D2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6,34E-05 | |
| D4 | 0 | 0 | 0 | 0 | -7,81E-09 | |
| D6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6,08E-13 | |
| D8 | 0 | 0 | 0 | 0 | -3,15E-17 | |
| D10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5,17E-22 |
Описанная окружность многоугольного зеркала = φ40.
Число отклоняющих поверхностей многоугольного зеркала = 6.
Угол, определенный между оптическими осями входной оптической системы и оптической системы формирования изображения = 70 градусов.
Отражающая точка многоугольного зеркала, соответствующая световому пучку центра изображения, по отношению к центру (0,0) многоугольного зеркала = (15,05, 8,71).
Расстояние между центром многоугольного зеркала и первого отражающего зеркала = 152.
Угол падения, определенный между нормалью к первому отражающему зеркалу и падающему световому пучку = 7,1 градуса.
| Таблица 6 | |
| Fθm | 226,2 |
| Fθs | 62,1 |
| G1m | 202,3 |
| G1s | -952,86 |
| G2m | -1431,8 |
| G2s | 62,4 |
| TC | 266,5 |
| φa11 | 0,01609 |
| φ1 | -0,001 |
| φ2 | 0,01602 |
| φ1/φa11 | -0,0652 |
| |1/r1|+|1/r2| | 2,0Е-03 |
Выражения в настоящем варианте осуществления подобны выражениям в вышеупомянутом первом варианте осуществления. Кроме того, определение параметров для различных компонентов в таблицах подобны таковым для первого варианта осуществления.
Ниже поясняется оптическая функция системы LB формирования изображения, которая состоит из первой и второй линз 6 и 8 формирования изображения в настоящем варианте осуществления.
Первая и вторая формирующие изображение линзы 6 и 8 выполнены из смолы (пластмассы).
Оптическая система LB формирования изображения предназначена для изображения светового пучка, при сканировании отклоненного оптическим дефлектором 5, и для формирования точечного луча (пятна) на поверхности 11 сканирования, чтобы сканировать поверхность 11 сканирования с постоянной скоростью.
Формирующая изображение линза, выполненная из смолы, может изготовляться по известной технологии формования с заполнением пресс-формы смолой и удалением ее из пресс-формы после охлаждения.
Таким образом, формирующая изображение линза может более легко изготовляться по сравнению с традиционной формирующей изображение линзой на основе стеклянной линзы.
Как показано в Таблице 2, первая формирующая изображение линза 6, имеющая оптическую силу преимущественно в направлении основного сканирования, имеет геометрию асферической поверхности, с формой линзы, выражаемой посредством функции приведенного выше уравнения.
Первая формирующая изображение линза 6 имеет более высокую оптическую силу в направлении основного сканирования, чем ее оптическая сила в направлении субсканирования. Также она состоит из линзы (менисковой линзы), имеющей в плоскости основного сканирования неаркообразную геометрию и имеющей вогнутую поверхность, обращенную к стороне оптического дефлектора 5.
Кроме того, геометрия первой формирующей изображение линзы 6 в плоскости основного сканирования симметрична относительно оптической оси.
Хотя по отношению к направлению субсканирования поверхность входа света и поверхность выхода света имеют одинаковую кривизну и не имеют оптической силы, линза может иметь цилиндрическую форму, например, при наличии обеих поверхностей, являющихся плоскими в направлении субсканирования.
Для светового пучка, падающего на нее, линза обеспечивает функцию формирования изображения преимущественно в направлении основного сканирования.
С другой стороны, вторая формирующая изображение линза 8 является анаморфотной линзой, имеющей оптическую силу преимущественно в направлении субсканирования, как показано в Таблице 2. Форма линзы соответствует геометрии асферической поверхности, выраженной посредством функции приведенного выше уравнения.
Вторая формирующая изображение линза 8 в направлении субсканирования имеет более высокую оптическую силу, чем ее оптическая сила в направлении основного сканирования. Также поверхность входа света в плоскости основного сканирования имеет аркообразную геометрию, тогда как другая поверхность имеет неаркообразную геометрию.
Геометрия в плоскости основного сканирования является симметричной относительно оптической оси и не имеет оптической силы в направлении основного сканирования на оси.
Что касается геометрии в плоскости субсканирования, поверхность входа света является плоской поверхностью, имеющей очень слабую кривизну, тогда как поверхность выхода света имеет выпуклую форму, в которой кривизна изменяется постепенно от оптической оси до внешней стороны оптической оси, и геометрия является симметричной по отношению к оптической оси.
Для светового пучка, падающего на нее, эта линза имеет функцию формирования изображения в направлении субсканирования и функцию незначительной коррекции искажения в направлении основного сканирования.
В отношении взаимосвязи формирования изображения в направлении субсканирования системы LB формирования изображения, которая состоит из первой и второй формирующих изображение линз 6 и 8, обеспечивается то, что может быть названо системой коррекции наклона поверхности, в которой отклоняющая поверхность 51 и поверхность сканирования 7 находятся в сопряженной взаимосвязи.
Следует отметить, что оптическая система LB формирования изображения не должна всегда являться функциональным выражением, показанным в Таблице 2, а может быть известным выражением.
Кроме того, она может иметь асимметричную геометрию по отношению к оптической оси для дополнительно улучшенной рабочей характеристики формирования изображения.
В этом варианте осуществления (Фиг.9), после того как сканирующий световой пучок 14, при сканировании отклоненный отклоняющей поверхностью 51, проходит через первую формирующую изображение линзу 6 и затем вторую формирующую изображение линзу 8, он отражается первым отражающим зеркалом 7.
Центральная линия 81 (Фиг.9) определяет контур крепежной рамки (не показан) для формирующего изображение оптического элемента проходного типа, оптическая ось 82 - это ось системы LB формирования изображения.
В этом варианте осуществления, в пределах плоскости субсканирования, вторая формирующая изображение линза 8 расположена так, что центральная линия 81 контура крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа расположена на стороне главного луча светового пучка, падающего на вторую формирующую изображение линзу 8, которая удалена от пути 15 отраженного света.
В этом варианте осуществления посредством сдвига второй формирующей изображение линзы 8 в направлении, перпендикулярном сканирующему световому пучку 14 только на расстояние (величину сдвига) dZ, исключена интерференция между путем 15 отраженного света и второй формирующей изображение линзой 8.
На основании этого может выполняться малым угол θ отражения в первом отражающем зеркале 7, и это вносит вклад в уменьшение высоты устройства в направлении субсканирования.
Следует отметить, что, как показано в Таблице 2, радиусом r кривизны второй формирующей изображение линзы 8 в направлении субсканирования является 1000, и эта линза сконструирована так, что оптическая ось 82, соединяющая вершины, не совпадает с центральной линией 81 контура.
В настоящем варианте осуществления, как показано в Таблице 2, угол θ, определенный между нормалью к первому отражающему зеркалу 7 как оптическому элементу отражательного типа, и главным лучом сканирующего светового пучка 14 составляет
θ=7,1 градуса.
Это удовлетворяет выражению (3), а также выражению (4).
Кроме того, в этом варианте осуществления, высотой H контура крепежной рамки формирующего изображение оптического элемента проходного типа, которая удерживает вторую формирующую изображение линзу 8, и расстоянием dZ от центральной линии 81 контура до основного луча падающего светового пучка (сканирующего светового пучка) 14 являются: H=12,0 и dZ=1,7. Таким образом, dZ/H=0,142.
Это удовлетворяет выражению (5), а также условному выражению (6).
В настоящем варианте осуществления, как видно из Фиг.9, высота устройства в направлении субсканирования может быть уменьшена путем выполнения угла θ малым.
Вторая формирующая изображение линза 8 должна быть смещена в направлении, перпендикулярном сканирующему световому пучку 14, чтобы избежать интерференции между путем 15 отраженного света и второй формирующей изображение линзой 8.
Хотя эффект уменьшения высоты может быть повышен, если величину сдвига dZ выполняют большей, наибольшей возможной величиной сдвига является 1/2 от высоты линзы H, и это определяет верхний предел для выражения (5).
Кроме того, в линзе из смолы, которая формуется с помощью пресс-формы, если высота линзы выполнена малой по сравнению с толщиной линзы в направлении оптической оси, процесс охлаждения непосредственно после высвобождения линзы из пресс-формы развивается от верхней и нижней частей линзы.
В результате этого распределение коэффициента преломления и распределение двойного лучепреломления легко формируются внутри линзы в пределах плоскости субсканирования (направление по высоте линзы).
Известно, что это влияние становится более значительным, если расстояние от центральной оси контура линзы становится больше и что рабочая характеристика формирования изображения ухудшается резко приблизительно от двух третей (2/3) промежутка от центра контура до внешней наружной кромки.
Следовательно, если приоритетом является рабочая характеристика формирования изображения устройства, отношение предпочтительно должно удовлетворять dZ/H<0,3.
Верхний предел выражения (6) задает это.
Нижний предел выражений (5) и (6) задает нижний предел величины сдвига второй формирующей изображение линзы 8.
Если величина сдвига является малой, эффект предотвращения интерференции для интерференции между путем 15 отраженного света и второй формирующей изображение линзы 8 становится недостаточным, и будет происходить интерференция, если положение пути 15 отраженного света или положение второй формирующей изображение линзы 8 изменяется из-за допустимого отклонения во время сборки. В этом варианте осуществления второй формирующей изображение линзе 8, имеющей оптическую силу в направлении субсканирования, задается конфигурация так, что центральная линия 81 контура и оптическая ось 82 взаимно смещены на физическое расстояние dZ, хотя главный луч сканирующего светового пучка 14 и оптическая ось 82 совпадают друг с другом. При такой конфигурации интерференция между путем 15 отраженного света и второй формирующей изображение линзы 8 предотвращается, хотя, с другой стороны, путем обеспечения совпадающих друг с другом главного луча сканирующего светового пучка 14 и оптической оси 82 уменьшаются ухудшение аберрации и возникновение изгиба траектории сканирования.
Следует отметить, что принцип любого одного из вариантов осуществления от второго до шестого может быть включен во вторую, формирующую изображение линзу 8 по настоящему варианту осуществления.
Кроме того, хотя отражающее зеркало в качестве оптического элемента отражательного типа, используемого в вариантах осуществления от первого до шестого, является плоским зеркалом, не имеющим оптической силы, им может быть зеркало с криволинейной поверхностью.
Зеркало с криволинейной поверхностью, являющееся отражающим зеркалом, может иметь оптическую силу либо в направлении основного сканирования, либо в направлении субсканирования.
Вариант осуществления устройства формирования изображения
На Фиг.10 показаны схематический вид и вид в разрезе, в направлении субсканирования, основной части устройства 104 формирования изображения.
Устройство 104 формирования изображения принимает данные Dc кода, поданные на него от внешнего вычислительного устройства 117, такого как персональный компьютер, например. Данные Dc кода затем преобразуются посредством контроллера 111 печатающего устройства в устройстве в относящиеся к изображению данные (данные точек растра) Di.
Относящиеся к изображению данные Di затем вводятся в блок 100 оптического сканирования (устройство оптического сканирования), конфигурация которого задана в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, описанных выше. Блок 100 оптического сканирования выдает световой пучок 103, который был модулирован в соответствии с относящимися к изображению данными, Di, и с помощью этого светового пучка 103 сканируется фоточувствительная поверхность фоточувствительного барабана 101 в направлении основного сканирования.
Фоточувствительный барабан 101, который является элементом, несущим электростатическое латентное изображение, (фоточувствительный элемент) вращается по часовой стрелке посредством двигателя 115. При вращении фоточувствительная поверхность фоточувствительного барабана 101 перемещается относительно светового пучка 103 в направлении субсканирования, которое является ортогональным по отношению к направлению основного сканирования.
Непосредственно выше фоточувствительного барабана 101 расположен зарядный ролик 102, который находится в контакте с фоточувствительной поверхностью барабана, чтобы однородно электрически заряжать поверхность барабана. На поверхность фоточувствительного барабана 101, которая была электрически заряжена посредством зарядного ролика 102, проецируется световой пучок 103, сканируемый посредством блока 100 оптического сканирования.
Как описано выше, световой пучок 103 был модулирован в соответствии с относящимися к изображению данными Di. Посредством освещения фоточувствительного барабана 101 этим световым пучком 103 формируется электростатическое латентное изображение на поверхности фоточувствительного барабана 101. Электростатическое латентное изображение, сформированное таким образом, затем проявляется в тонерное изображение с помощью проявочного устройства 107, которое размещено в позиции ниже от позиции облучения светового пучка 103 по отношению к вращательному направлению фоточувствительного барабана 101 и которое находится в контакте с фоточувствительным барабаном 101.
Тонерное изображение, проявленное таким образом проявочным устройством 107, переносится на лист 112 переноса изображения (материал, передающий изображение) ниже фоточувствительного барабана 101 с помощью ролика переноса 108, который расположен противоположно по отношению к фоточувствительному барабану 101.
Листы 112 переноса изображения хранятся в кассете 109 листов впереди (с правой стороны, если смотреть на Фиг.10) фоточувствительного барабана, но они могут подаваться вручную. Имеется листоподающий ролик 110 на оконечной части кассеты 109 листов переноса для подачи каждого листа 112 из кассеты 109 в направляющую подачи листов.
Лист 112 бумаги с наличием незакрепленного тонерного изображения, перенесенного на него описанным выше способом, передается на закрепляющее устройство позади (на левой стороне, если смотреть на Фиг.10) фоточувствительного барабана 101. Закрепляющее устройство содержит фиксирующий ролик 113 с наличием встроенного закрепляющего нагревателя (не показано) и прижимного ролика 114, расположенного так, чтобы входить в контакт под давлением с фиксирующим роликом 113. Лист 112 переноса изображения, подаваемый от станции переноса изображения, нагревается под давлением в области прижимного контакта между фиксирующим роликом 113 и прижимным роликом 114, посредством чего незакрепленное тонерное изображение на листе 112 переноса закрепляется.
Позади фиксирующего ролика 113 имеются ролики 116 разгрузки листов, которые действуют, чтобы выгружать лист 112 с закрепленным изображением из устройства формирования изображения.
Хотя на Фиг.10 не показано, контроллер 111 печатающего устройства имеет различные функции в дополнение к описанной выше функции преобразования данных, например функции управления двигателем 115 или любыми другими компонентами внутри устройства формирования изображения, а также двигателем многоугольного зеркала внутри блока оптического сканирования (который будет описан далее).
Не имеется конкретного ограничения в отношении плотности записи устройства формирования изображения, которая должна использоваться в настоящем изобретении. Однако, поскольку чем выше плотность записи, тем более высоким является требуемое качество изображения, структуры согласно первому и второму варианту осуществления настоящего изобретения будут более эффективными, когда они введены в устройство формирования изображения с разрешающей способностью 1200 точек на дюйм или выше.
Вариант осуществления устройства формирования цветного изображения
На Фиг.11 показана схема основной части устройства формирования цветного изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления направлен на составной тип устройства формирования цветного изображения, в котором имеются четыре устройства оптического сканирования, чтобы выполнить запись относящихся к изображению данных на поверхностях соответствующих фоточувствительных барабанов (элементы, несущие изображения) параллельно друг с другом.
Устройство 60 (Фиг.11) формирования цветного изображения содержит устройства 62, 63, 64 оптического сканирования, имеющие структуру в соответствии с любым из предшествующих вариантов осуществления, фоточувствительные барабаны 71, 72, 73 и 74 (элементы, несущие изображения), и проявочные устройства 31, 32, 33 и 34, соответственно, и транспортную ленту 51.
Хотя на Фиг.11 не показано, устройство формирования изображения дополнительно содержит устройство переноса изображения для выполнения переноса тонерного изображения, проявленного посредством проявочного устройства, на материал переноса изображения, и закрепляющее устройство для закрепления перенесенного тонерного изображения на листе переноса.
Устройство 60 формирования цветного изображения, которое принимает цветовые сигналы R (красного), G (зеленого) и В (синего), подаваемые на него от внешнего вычислительного устройства 52, например персонального компьютера. Эти цветовые сигналы преобразуются с помощью контроллера 53 печатающего устройства внутри устройства формирования изображения в относящиеся к изображению данные (данные точек растра), соответствующие С (голубому), М (пурпурному), Y (желтому) и В (черному).
Эти относящиеся к изображению данные вводятся в устройства 61, 62, 63 и 64 оптического сканирования, соответственно. В ответ эти устройства оптического сканирования выдают световые пучки 41, 42, 43 и 44, которые были модулированы в соответствии со связанными данными изображения. Посредством этих световых пучков фоточувствительные поверхности фоточувствительных барабанов 71, 72, 73 и 74 сканируются в направлении основного сканирования.
В устройстве формирования цветного изображения по этому варианту осуществления имеются четыре устройства 61, 62, 63 и 64 оптического сканирования, и они соответствуют цветам С (голубому), М (пурпурному), Y (желтому) и В (черному) соответственно. Эти устройства сканирования действуют параллельно друг другу, чтобы выполнять запись относящихся к изображению сигналов на поверхности фоточувствительных барабанов 71, 72, 73 и 74, соответственно, так что цветное изображение может печататься с высокой скоростью.
Как описано, устройство формирования цветного изображения по этому варианту осуществления использует четыре устройства 61, 62, 63 и 64 оптического сканирования, чтобы создавать для различных цветов латентные изображения на поверхностях соответствующих фоточувствительных барабанов 71, 72, 73 и 74 соответственно при помощи световых пучков на основе соответственных данных изображения. После этого изображения наложенным образом переносятся на лист для записи, посредством чего на нем создается единое полноцветное изображение.
Что касается внешнего вычислительного устройства 52, может использоваться, например, устройство считывания цветного изображения с наличием датчика на основе прибора с зарядовой связью (ПЭС, CCD). В этом случае устройство считывания цветного изображения и устройство 60 формирования цветного изображения будут обеспечивать цветное цифровое копировальное устройство.
Изобретение было описано со ссылкой на раскрытые в настоящем документе структуры, оно не ограничивается изложенными подробностями и подразумевается, что данная заявка охватывает такие модификации или изменения, которые могут подпадать под пределы целей усовершенствований или рамки объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Устройство оптического сканирования, содержащее
оптический дефлектор, конфигурированный при сканировании отклонять световой пучок, излучаемый из средства источника оптического излучения,
оптическую систему формирования изображения, конфигурированную для изображения на поверхности сканирования светового пучка, при сканировании отклоненного посредством отклоняющей поверхности оптического дефлектора;
при этом световой пучок, падающий на отклоняющую поверхность оптического дефлектора, падает перпендикулярно на отклоняющую поверхность в плоскости субсканирования, световой пучок, падающий на отклоняющую поверхность оптического дефлектора, падает под углом по отношению к оптической оси оптической системы формирования изображения в плоскости основного сканирования, при этом вдоль пути прохождения света между оптическим дефлектором и поверхностью сканирования размещены формирующий изображение оптический элемент проходного типа, составляющий оптическую систему формирования изображения, и оптический элемент отражательного типа, которые расположены в указанном порядке от оптического дефлектора, причем в плоскости субсканирования угол θ между главным лучом светового пучка, отраженного оптическим элементом отражательного типа, и нормалью к оптическому элементу отражательного типа удовлетворяет условию θ≤45°,
при этом в плоскости субсканирования формирующий изображение оптический элемент проходного типа расположен так, чтобы избегать интерференции с путем прохождения света, отраженного оптическим элементом отражательного типа, центральная линия контура формирующего изображение оптического элемента проходного типа позиционируется на одной стороне главного луча светового пучка, падающего на формирующий изображение оптический элемент проходного типа, которая удалена от пути прохождения света, отраженного оптическим элементом отражательного типа.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в плоскости субсканирования угол θ, определенный между главным лучом светового пучка, отраженного оптическим элементом отражательного типа, и нормалью к оптическому элементу отражательного типа удовлетворяет условию θ≤30°.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптическая сила φi формирующего изображение оптического элемента проходного типа в плоскости субсканирования и оптическая сила φall оптической системы формирования изображения в плоскости субсканирования удовлетворяют условию |φi/φall|≤0,01.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиус R1 (мм) кривизны в направлении субсканирования поверхности входа света формирующего изображение оптического элемента проходного типа и радиус R2 (мм) кривизны в направлении субсканирования поверхности выхода света формирующего изображение оптического элемента проходного типа удовлетворяют условию |1/R1|+|1/R2|<0,0067 (1/мм).
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в плоскости субсканирования оптическая ось формирующего изображение оптического элемента проходного типа не совпадает с центральной линией контура формирующего изображение оптического элемента проходного типа, при этом в плоскости субсканирования главный луч светового пучка, падающего на формирующий изображение оптический элемент проходного типа, проходит через оптическую ось формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирующий изображение оптический элемент проходного типа выполнен из смоляного материала.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в плоскости субсканирования высота Н (мм) внешней конфигурации крепежной рамки, удерживающей формирующий изображение оптический элемент проходного типа, и физическое расстояние dZ (мм) от центральной линии контура до основного луча светового пучка, падающего на поверхность входа света формирующего изображение оптического элемента проходного типа удовлетворяют условию 0,05<dZ/H<0,5.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирующий изображение оптический элемент проходного типа имеет базовую поверхность для позиционирования в плоскости основного сканирования, причем базовая поверхность расположена вне эффективной области оптической поверхности формирующего изображение оптического элемента проходного типа.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирующий изображение оптический элемент проходного типа имеет опорный выступ для определения базисной позиции в плоскости основного сканирования, который расположен на стороне поверхности входа света, соответствующей формирующему изображение оптическому элементу проходного типа.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в плоскости субсканирования формирующий изображение оптический элемент проходного типа имеет опорный элемент вогнутой формы для определения базисной позиции в плоскости основного сканирования, который размещен на внешней окружной части формирующего изображение оптического элемента проходного типа в направлении субсканирования.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в плоскости субсканирования торцевая поверхность на внешней окружной части крепежной рамки в направлении субсканирования для удерживания формирующего изображение оптического элемента проходного типа имеет конусообразную геометрию (форму) вдоль пути прохождения света, отраженного оптическим элементом отражательного типа.
12. Устройство оптического сканирования по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что содержит
две оптические системы формирования изображения, расположенные в плоскости субсканирования, между которыми размещен оптический дефлектор.
13. Устройство формирования изображения, содержащее
устройство оптического сканирования по любому из пп.1-12;
фоточувствительный элемент, расположенный у поверхности сканирования,
проявочное устройство, конфигурированное для проявления в тонерное изображение электростатического латентного изображения, сформированного на фоточувствительном элементе световым пучком, сканированным посредством устройства оптического сканирования;
устройство переноса изображения, конфигурированное для переноса проявленного тонерного изображения на материал переноса; и
закрепляющее устройство, конфигурированное для закрепления перенесенного тонерного изображения на материале переноса.
14. Устройство формирования изображения, содержащее
устройство оптического сканирования по любому из пп.1-12; и
контроллер печатающего устройства, конфигурированный для преобразования кодированных данных, вводимых в него из внешнего устройства, в относящийся к изображению сигнал и ввода относящегося к изображению сигнала в устройство оптического сканирования.
