多光束扫描光学系统、多光束扫描光学设备及成像设备技术方案

一种多光束扫描光学系统，其具有一光束入射光学系统，用于使聚光透镜会聚从多个光源发出的每一条光束，并使该光束入射到一光学偏转器的偏转面上。在该光束入射光学系统中，一中继光学系统被插在多个光源和聚光透镜之间。一用于限制从多个光源发出的每条光束宽度的孔径光阑，被相对于每个光源通过中继光学系统的成像点设置在光源一侧。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及一种光扫描光学系统和使用该系统的成像设备，以及用于激光束打印机或者数字复印机的光扫描光学系统和光扫描光学设备，更具体地说，涉及使用多个光源作为光源以获得高速操作和高记录密度的多光束扫描光学系统，和使用该多光束扫描光学系统的成像设备。 相关的
技术介绍
图9表示一使用多个光源的传统多光束扫描光学系统的主扫描部分。多个光源21是由具有多个发光点的半导体激光器组成的。每条从多个光源发出的光束被准直透镜22转换成基本上平行光束或者会聚光束。每条光束经一孔径光阑23形成所需的截面形状并且经一柱面透镜24只在次扫描方向会聚，以使在主扫描方向上象焦线那样长的像在作为光学偏转器的多面镜25的偏转/反射面25a附近形成。多面镜25以预定的速度沿图9中箭头A所示的方向旋转，由多面镜25反射/偏转且扫描的每条光束，通过一f-θ透镜26在由感光鼓等组成的待扫描的表面27(扫描面27)上被聚焦，成为一光斑，并且光束以预定的速度沿着图9中箭头B的方向进行扫描。一BD光学系统28探测写开始位置。该BD光学系统28包含一BD狭缝28a，BD透镜28b，和BD传感器(同步位置检测元件)28c。在这样一多光束扫描光学系统中，如附图说明图10所示，如果多个光源沿着次扫描方向垂直配置，则在该扫描面上次扫描线间隔比记录密度大得多。为了避免这种情况，通常，如图11所示多个光源被倾斜配置，并且调整倾斜角度δ借此精确地调整扫描面上的次扫描线间隔，以便和记录密度匹配。在具有上述结构的传统光扫描光学系统中，多个光源被倾斜配置。因此，由于从多个光源发出的光束到达偏离主扫描方向的多面镜的反射表面位置，且被多面镜以不同的反射角反射，从而在偏离主扫描方向的扫描面位置上形成光斑，如图12所示(光束A和光束B)。因此，在这样一多光束扫描光学系统中，图像数据以预定的延迟时间δT被发送，以使来自光源的光束的成像位置与来自特定参考光源的光束在该扫描靶面上成象的位置匹配。以δT的时间延迟，多面镜表面以相对于δT延迟时间的角度被设定为表面25’。此时，光束在B’方向被反射，即和光束A同向，以使得两光束的光斑成像位置匹配。假设由于某种原因。(例如，扫描表面和支撑光学系统的光学单元间的位置误差，装配光学单元中的光学组件时的装配误差等等)在主扫描方向出现聚焦误差。在该情况下，当扫描表面27偏移到如图12所示的位置27’时，每条光束的成像位置在主扫描方向上偏移δY。按常规，当如上所述来自多个光源的每条光束的成像位置偏移时，打印精度下降，并且图像质量下降。由于各种因素造成在主扫描方向上的聚焦偏移/误差，而且它们不能被完全消除。甚至对其调整的过程需要不少费用。目前，出于费用考虑，一使用塑料的光学系统经常被用作f-θ透镜。通过注入成型生产一塑料透镜，且其表面精度低于通过抛光光学玻璃元件获得的精度。尤其，一塑料透镜易于在镜头的某一部分产生相对于设计值的凸误差，而在另一部分产生凹误差。由于这些表面精度误差引起的焦点偏移通过扫描靶面时不能被矫正。因此很难矫正由于来自多个光源的光束间的成像位置偏移造成的图像质量下降。如上所述，为了简便起见，发光点的数量为2。显然，当发光点数目增加为3，4，5，6，...时，产生于两末端光源的值δY成比例地增加。即在传统的多光束扫描光学系统中，甚至当发光点数目被增加从而能获得高速运行时，打印精度也下降，且因为上述来自多个光源的光束间的成像位置偏移增加而造成图像质量下降，导致很难获得高速操作。专利技术概述本专利技术用于解决上述问题，其目的是通过在多个光源和一聚光透镜间设置一中继光学系统(relay optical system)提供一可优化获取高速操作和高图像质量的多光束扫描光学系统，使得来自多个光源的光束间的任何成像位置移动能够被有效地防止，而不用任何复杂的调节，本专利技术的目的还在于提供使用该多光束扫描光学系统的成像设备。根据该专利技术，提供(1)一种多光束扫描光学系统，其具有一光束入射光学系统，用于使聚光透镜会聚从多个光源发出的每一条光束，并使该光束入射到一光学偏转器的偏转面上；其中在该光束入射光学系统中，一中继光学系统被插在多个光源和聚光透镜之间，并且一用于限制从多个光源发出的每条光束的光束宽度的孔径光阑，被相对于每个光源通过中继光学系统的成像点设置在光源一侧。特别是，在该系统中，(1-1)聚光透镜被安排成使该孔径光阑基本上共轭于该光学偏转器的偏转面，(1-2)设f2为该中继光学系统的焦距，d为中继光学系统后主点到孔径光阑的距离，则满足下式0.75≤f2/d≤3.0 (1)(1-3)多个光源至少在主扫描方向上被分开，(1-4)设f1为聚光透镜的焦距，f2为中继光学系统的焦距，则满足下式0.2≤f2/f1≤1.0(2)(1-5)该中继光学系统以不超过一比一的大小形成多个光源的像，(1-6)设β2为中继光学系统的成像放大率，则满足下式0.25≤β2≤1.0 (3)(1-7)中继光学系统中产生的球差被聚光透镜消除，(1-8)中继光学系统中产生的场曲被聚光透镜消除，(1-9)中继光学系统具有单一单元结构，(1-10)聚光透镜具有两个从光源侧起依次排列的凹透镜和凸透镜，(1-11)中继光学系统具有两个相同形状的凸透镜。根据本专利技术，还提供(2)一种多光束扫描光学系统，其具有一光束入射光学系统，用于使聚光透镜会聚每一条从至少在主扫描方向上分开的多个光源发出的光束，并使该光束入射到一光学偏转器的偏转面上；其中在该光束入射光学系统中，一中继光学系统被插在多个光源和聚光透镜之间，并且一用于限制从多个光源发出的每条光束的光束宽度的孔径光阑，被相对于每个光源通过中继光学系统的成像点设置在光源一侧，该聚光透镜使该孔径光阑基本上共轭于光学偏转器的偏转表面；该中继光学系统以不超过一比一的大小形成多个光源的像，并设f1为聚光透镜的焦距，f2为中继光学系统的焦距，β2为中继光学系统的成像放大率，d为中继光学系统后主点到聚光透镜的距离，则满足下列条件 0.75≤f2/d≤3.0(1)0.2≤f2/f1≤1.0 (2)0.25≤β2≤1.0 (3)特别是，在该系统中，(2-1)中继光学系统中产生的球差被聚光透镜消除，(2-2)中继光学系统中产生的场曲被聚光透镜消除，(2-3)中继光学系统具有单一单元结构，(2-4)聚光透镜具有两个从光源侧起依次排列的凹透镜和凸透镜，(2-5)中继光学系统具有两个相同形状的凸透镜。此外，根据本专利技术，提供(3)一种多光束扫描光学系统，其具有一光束入射光学系统，用于使聚光透镜会聚每一条从至少在主扫描方向上分开的多个光源发出的光束，并使该光束入射到一光学偏转器的偏转面上；其中在光束入射光学系统中，一中继光学系统被插在多个光源和聚光透镜之间；一用于限制从多个光源发出的每条光束的光束宽度的孔径光阑，被相对于每个光源通过中继光学系统的成像点设置在光源一侧；该聚光透镜使孔径光阑基本上共轭于光学偏转器的偏转表面；该中继光学系统以不超过一比一的大小形成多个光源的像；设f1为该聚光透镜的焦距，f2为中继光学系统的焦距，β2为中继光学系统的成像放大率，d为从中继光学系统后主点到聚光透镜的距离，则满足下列条件0.75≤f2/d≤3.0 (1)0.2≤f2/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光束扫描光学系统，其具有一光束入射光学系统，用于使聚光透镜会聚从多个光源发出的每一条光束，并使该光束入射到一光学偏转器的偏转面上， 其中在所述光束入射光学系统中，一中继光学系统被插在多个光源和聚光透镜之间，并且 一用于限制从多个光源发出的每条光束宽度的孔径光阑，被相对于每个光源通过中继光学系统的成像点设置在光源一侧。

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