光学元件、具有该光学元件的扫描光学系统以及图像形成设备技术方案

提供一种光学元件、具有该光学元件的扫描光学系统以及图像形成设备。目的在于，获得能够减少在透镜表面上的导致闪光和重影的菲涅耳（表面）反射的光学元件和具有该光学元件的扫描光学系统。为此，提供一种在至少一个光学表面上设置有微观结构光栅的光学元件，该微观结构光栅包括具有与光束的入射角度相对应的抗反射作用的结构。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有与光束的入射角度相对应的抗反射作用的光学元件、和具有该光学元件的扫描光学系统。另外，本专利技术更优选地用于诸如激光束打印机、数字复印机和具有电子照相处理过程的多功能打印机的图像形成设备，该图像形成设备通过光偏转器(偏转装置)偏转从光源装置发出的光束，并通过包括具有fθ特征和设置有微观结构光栅的光学元件的扫描光学装置，对待扫描的表面进行光学扫描，从而记录图像信息。
技术介绍
在传统的诸如激光束打印机(LBP)的扫描光学系统中，从光源装置发出的根据图像信号进行光学调制的光束被包括如多角镜的光偏转器周期性地偏转，并且在感光记录介质的表面上被聚焦为圆点形状，以便通过具有fθ特征的扫描光学单元对记录介质的表面进行光学扫描，由此执行图像记录。图11是传统的扫描光学系统的主扫描方向上的主要部分断面图(主扫描断面图)。在图中，标号91表示包括例如半导体激光器的光源单元。标号92表示聚光透镜，该聚光透镜把从光源单元91发出的散射光束转换为基本上平行的光束。标号93表示孔径光阑，该孔径光阑把穿过的光束限制定形为其光束形状。标号94表示柱面透镜，该柱面透镜具有仅在次扫描方向的预定的放大率，并在次扫描部分中，把已穿过孔径光阑93的光束在下面要讨论的光偏转器95的偏转表面(反射表面)95a上基本上聚焦为线性图像。标号95表示作为偏转单元的光偏转器，该光偏转器包括，例如有四边结构，并通过如电动机的驱动单元(未展示)沿图中箭头A的方向以恒速旋转的多角镜(旋转多角镜)。标号96表示用作具有聚光功能和fθ特征的扫描光学单元的扫描透镜系统。该扫描透镜系统96包括第一和第二扫描透镜96a和96b这两个扫描透镜，在用作待扫描表面的感光鼓表面97上，通过光偏转器95基于图像信息的反射和偏转聚焦光束，并在次扫描部分中建立在光偏转器95的偏转表面95a和感光鼓表面97之间的变化关系，从而得到倾斜修正功能。在图中，由半导体激光器91发出的散射光束通过柱面透镜92被转换为基本上平行的光束，且穿过孔径光阑93的光束被限定为由孔径光阑93定形的光束形状。然后，基本上平行的光束进入柱面透镜94。在主扫描部分上的基本上平行的光束，在进入柱面透镜94中和出来时一样仍然是基本上平行的光束。另外，在次扫描部分上的基本上平行的光束会聚，并在光偏转器95的偏转表面95a上被基本上聚焦为线性图像(线性图像在主扫描方向中是纵向的)。然后，在光偏转器95的偏转表面95a上反射和偏转的光束，通过第一和第二扫描透镜96a和96b在感光鼓表面97上被聚焦为圆点形状，并通过光偏转器95沿箭头A的方向旋转而对感光鼓表面97沿箭头B的方向以相同的速度进行光学扫描。从而，在用作记录介质的感光鼓表面97上执行图像记录。然而，上述传统扫描光学系统有下述问题。近年来，用塑料制品制作扫描光学系统的扫描光学单元变得普遍起来，使用塑料制品容易形成和制作非球形表面形状。然而，在塑料透镜中，因为技术原因和涉及到成本的原因，在这些透镜的表面上施加抗反射涂层是困难的。因此，在每一个透镜表面会出现菲涅耳(Fresnel)反射。图12是展示当光束进入如折射率为n＝1.524的树脂光学单元时P-偏振光反射率和S-偏振光反射率与角度的关系的说明图。如图中所示，在每一个光学表面(透镜表面)上的菲涅耳反射范围，取决于入射角度，从百分之(％)几到10％甚至更多。因此，在没有抗反射涂层的透镜表面上产生的菲涅耳反射光在其它透镜表面反射，最终到达待扫描表面而变成重影。例如，作为第一种情形，对于轴向光束，菲涅耳反射光分别在第一和第二扫描透镜96a和96b的入射表面和出射表面中的任意两个表面之间多次反射，并到达待扫描表面97。作为第二种情形，当如图11所示，第一和第二扫描透镜96a和96b的、离光偏转器95较近的透镜表面96a1具有凹面形状，且入射光束近乎垂直时，在该透镜表面96a1上的菲涅耳反射光返回到光偏转器95，并在光偏转器95的偏转表面(反射表面)95a上被反射通过扫描光学单元96。随后，菲涅耳反射光到达待扫描表面97而变成重影。取决于激光束打印机(LBP)的图像形成系统，当重影光数量超过正常光束的大约1％时，图像的劣化就很明显。另外，作为第三种情形，在待扫描表面上的一个位置上设置的感光鼓(感光体)的表面97上反射的表面反射光，可以在第一和第二扫描透镜96a和96b的入射表面和出射表面的任意一个上被反射，并再次返回到感光鼓而变成闪光。具有非常大影响的表面是靠近待扫描表面97的第二扫描透镜96b的出射表面96b2。直到现在，由于这些情形，为了减少重影光的影响，调整放大率的分布来设计扫描光学系统，以便在待扫描表面上不会聚集重影光。结果，就限制了设计的自由度。作为另一种方法，在例如日本专利申请特开平No.2000-206445和2001-66531中提出了最优化大量传输的光的方法。在日本专利申请特开平No.2000-206445中，通过适当设定在扫描光学单元中提供的衍射光栅表面的衍射效率来尝试解决该问题。即，设定想要的放大率分布以便校正色差放大倍率或焦距来把光栅切割为想要的间距，并适当地设定在衍射光栅表面上的光栅高度(深度)，由此，从轴上到轴外对所使用的衍射光(初始衍射光)的衍射效率进行改变，这一改变抵消了在其它衍射表面上产生的透射率的改变。然而，使用这种方法，当减少所使用的衍射光的衍射效率时，另一顺序(也指不必要的衍射光)的衍射光增加了。除非通过适当地提供光屏蔽墙等挡住光，否则增加的另一顺序的衍射光到达待扫描表面变成闪光，成为图像劣化的一个因素。日本专利申请特开平No.2001-66531披露了通过设计出返回镜的位置和到感光鼓的入射角度，不允许在待扫描表面上的一个位置设置的感光鼓的表面上反射的表面反射光返回到扫描透镜的条件。然而，这也成为在设计期间对部件(光学元件)的设置的一个约束。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能够减少会导致闪光和重影的透镜表面上的菲涅耳(表面)反射的光学元件、和具有该光学元件的扫描光学系统。另外，本专利技术的一个目的是提供一种不用增加的额外的步骤如涂敷就能够减少在透镜表面的菲涅耳反射的光学元件、和具有该光学元件的扫描光学系统。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供一种光学元件，该光学元件在至少一个光学表面上设置有微观结构光栅，其特征在于微观结构光栅包含具有与光束的入射角度相对应的抗反射作用的结构。根据本专利技术的第二方面，在根据第一方面的光学元件中，该光学元件特征在于微观结构光栅是第0顺序的光栅。根据本专利技术的第三方面，在根据第一方面的光学元件中，该光学元件特征在于光学表面是透镜表面、偏转表面或镜面，且光学表面的形状是平面或曲面。根据本专利技术的第四方面，在根据第一方面的光学元件中，该光学元件特征在于微观结构光栅是与形成光学表面的衬底一体形成的。根据本专利技术的第五方面，在根据第一方面的光学元件中，该光学元件特征在于具有与光束的入射角度相对应的抗反射作用的结构基于微观结构光栅的光栅间距、光栅深度和光栅常数中至少一个的改变。根据本专利技术的第六方面，在根据第一方面的光学元件中，该光学元件特征在于微观结构的材料包括透明树脂材料或玻璃材料。根据本专利技术的第七方面，在根据第一方面的光学元件中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，该光学元件在至少一个光学表面上设置有微观结构光栅，其特征在于：上述微观结构光栅包含具有与光束的入射角度相对应的抗反射作用的结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村一己，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]