光学扫描器及所用的扫描透镜制造技术

本发明专利技术的光学扫描器包括一个单扫描透镜。如在偏振平面内所见到的那样，至少一个透镜的相对表面具有非拱形形状。至少一个相对的表面是特定的复曲面。另外，在垂直于偏振平面的面内，透镜具有凹向偏振器的弯月状。采用这种结构，透镜得到所要的均速扫描能力和沿主扫描方向的所需象场弯曲。因此，透镜免去了模铸结构引起的差误，同时减小有关光学元件沿光轴方向组装时对容限的限制。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图象形成装置所用的光学扫描器及其扫描透镜。在光学打印机，数字复印机或类似的图象形成装置中所用的光学扫描器中，偏振器以均匀的角速度对来自光源的光束偏振，并沿一与主扫描方向相应的方向形成一个长的线性图象。一个扫描透镜把偏振光束会聚到所需的表面上，以光束点形式扫描。扫描器使光束点以一均匀的速度扫描该表面。与主扫描方向相应的方向是指，在有效光路上的任何位置均平行于主扫描方向的方向，该光路是由沿着光轴在光源和所需扫描的表面之间的线性伸展的光路形成的。同样，相应于副扫描的方向是指，在上述有效光路上的任何位置均平行于副扫描方向的方向。在常用的扫描器中使用一种简单的扫描透镜，以减少器件的尺寸和费用。如日本专利公开特开平7-174998中所教导的简单的扫描透镜，日本专利公开特开平4-50908中公开了一种扫描用图象形成透镜。为避免加大扫描透镜的尺寸，最好将透镜安置得尽可能地靠近偏振器。然而，这将引出一个问题，即透镜的放大率需增加。例如，如果由于沿光轴方向来形成线条影象的轻微光学位置误差使得形成线条影象的位置在有效光路上有轻微偏移，则射束点的聚焦位置被明显地偏移。致使象场弯曲与设计的象场弯曲相比，将明显地变差。这成为在副扫描方向上的实际象场弯曲。扫描透镜的作用在于使偏振光束沿与副扫描方向相应的方向会聚至希望的成象表面，这将需要在相应于主扫描方向的方向上执行均速扫描。为了实现均速扫描和用简单透镜得到所希望的象场弯曲，必需使至少透镜的一个表面在相应于主扫描方向的方向上具有不同于弧形的特殊形状。一般地说，扫描透镜采用一种凸透镜，使偏振光束会聚至位于相应于主扫描方向的方向上的所需表面上。为此，通常采用模铸塑料形成这种透镜。但问题是，当透镜是一种双凸面构形时，往往使厚度在近轴区有所增加，近轴区明显地不同于边缘区。于是，用塑料模铸的透镜通常会遇到陷面，波纹和其它构形上的差误。带有这些差误的透镜虽然设计性能可能是最好的，但是实用性能很差。在希望用广角镜使扫描器小型化或扩展扫描范围时，或者在把透镜置于靠近偏振器以减少透镜尺寸时，这种问题实际上是严重的。在使用简单透镜时，如果面对偏振器的透镜表面具有凸起的形状，这将有效地增进均匀速度扫描的能力。然而，在这种情况下，透镜的厚度随着曲率半径的减小而减小，加重近轴区与周缘区之间的厚度差。此外，如果面对偏振器表面的曲率半径是小的，就使入射至上述表面的偏振光束的入射角，即表面的法线与入射光束的主光线之间的角度在相应于主扫描方向的方向内增加。这与由于上述表面的构形差误所致的使象场弯曲和均匀扫描性能的变差相似。此外，扫描器的结构最好是紧凑的，并具有宽的有效主扫描宽度。所以要求偏振器中需具有一个宽的有效偏振角。本专利技术的目的在于，提供一种具有所需性能的光学扫描器，这些性能包括，主扫描方向和副扫描方向上的象场弯曲，均匀扫描的能力，并实现宽的有效的主扫描宽度，本专利技术还提供一种扫描器所用的扫描透镜。本专利技术的另一目的在于，提供一种光学扫描器和扫描透镜，所述扫描器采用塑料模铸的简单扫描透镜，它在构形没有差误。本专利技术的又一目的在于，提供一种光学扫描器和扫描透镜，该扫描器降低对于光轴方向上作为组件的光学元件公差的限制。本专利技术的再一目的在于，提供一种光学扫描器和扫描透镜，该扫描器能够减小简单透镜对射束点直径，和与射束点的象高度有关的偏差。本专利技术附带的目的在于，提供一种使用简单扫描透镜的小型的和高性能的光学扫描器。按照本专利技术，在光学扫描器中，使偏振器以均匀的角速度偏振一束光，形成一个在相应于主扫描方向的方向上延伸的线条影象，同时在线条影象形成的位置附近具有一个反射面。本专利技术的光学扫描器还用于使扫描透镜将出自偏振器的偏振光束以射束点的形式会聚在欲扫描的面上，由此以均匀的速度对所要求的面进行光学扫描，所述透镜是一个单透镜，在偏振面内透镜的相对表面是凸起的。在偏振面内，透镜的至少一个相对的表面具有一个由R，K，A，B，C，D…确定的非拱形形状，其中X=Y2/]]>+A·Y4+B·Y6+C·Y8+D·Y10+…这里的X是光轴方向上的座标，Y是垂直于光轴方向上的座标，R是近轴曲率半径，K是锥体常数，而A，B，C，D…是高次系数。至少一个相对的表面是特定的双曲表面，使得在垂直于偏振面的平面内的至少一个面的各曲率中心的连线形成一个曲线，其形状与至少一个表面不同。光轴上透镜的有效主扫描宽度W，厚度d1，以及偏振器的偏振起点和所需表面之间的距离L满足下述关系式(1)和(2)W/L＞0.9 (1)10＜(W/L)2·(L/d1)＜30 (2)。此外，透镜由塑料模铸形成。按照本专利技术，在使偏振器以均匀的角速度偏振的光学扫描器中，形成线条影象的一束光在相应于主扫描方向上延伸，同时靠近在线条影象形成的位置有一个反射面。本专利技术的光学扫描器还用于使形成图象的透镜将来自偏振器的偏振光束以射束点的形式会聚在欲扫描的表面上，从而以均匀的速度对所需表面进行光学扫描，所述透镜是一个单透镜。在偏振面内，透镜的至少一个相对的表面具有一个由R，K，A，B，C，D…所确定的非拱形形状，其中X=Y2/]]>+A·Y4+B·Y6+C·Y8+D·Y10+…这里的X是光轴方向上的座标，Y是垂直于光轴方向上的座标，R是近轴曲率半径，K是锥体常数，A，B，C，D…是高次系数。相对表面中的至少一个是特定的双曲表面，使得在垂直于偏振面的平面内的至少一个面的各曲率中心相连的线形成一个曲线，其形状与至少一个表面不同。在垂直于包含光轴的偏振面的平面内的形状是朝偏振器内凹进的弯月面形状。另外，本专利技术的扫描透镜将由偏振器以均匀的角速度偏振的光束会聚所需的表面上，以便关于与主扫描方向相应的方向扫描，并使所需表面在主扫描方向上以均匀的速度受到扫描。透镜是一种双凸面的单透镜，由塑料模铸形成。从偏振器一侧数起，透镜的第一和第二表面每一个在偏振面内都具有由R，K，A，B，C，D…确定的非拱形形状，其中X=Y2/]]>+A·Y4+B·Y6+C·Y8+D·Y10+…这里的X是光轴方向上的座标，Y是垂直于光轴方向上的座标，R是近轴曲率半径，K是锥体常数，A，B，C，D…分别是高次系数。在光轴上的有效主扫描宽度W，扫描透镜的厚度d1，以及偏振器的偏振起始点与所需表面之间的距离L满足下述关系式(1)和(2)W/L＞0.9 (1)10＜(W/L)2·(L/d1)＜30(2)。此外，本专利技术的扫描透镜将偏振器以均匀的角速度偏振的光束会聚到所需表面上以便关于与主扫描方向相应方向扫描，并使所需表面在主扫描方向上以均匀速度受到扫描。这是一个简单透镜，它的至少一个表面面对偏振器，在偏振面的近轴区内具有凸起形状。该透镜由塑料模铸形成。从偏振器一侧数起，透镜的第一和第二表面每一个在偏振面内具有由R，K，A，B，C，D…确定的非拱形形状，其中X=Y2/]]>+A·Y4+B·Y6+C·Y8+D·Y10+…这里的X是光轴方向上的座标，Y是垂直于光轴方向上的座标，R是近轴曲率半径，K是锥体常数。在光轴方向上的有效主扫描宽度W，扫描透镜的厚度d1，以及偏振器的偏振起始点与所需扫描的表面之间的距离L需满足下列关系式(1)和(2)W/L＞0.9 (1)10＜(W/L)2·(L/d1)＜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学扫描器，它使偏振器以均匀的角速度使光束偏振，形成一个在相应于主扫描方向的方向上伸展的线条影象。在靠近线条影象形成的位置具有一个反射表面，还使扫描透镜将自所述偏振器出来的经偏振的光束以射束点的形式会聚于欲扫描的表面上，从而以光学方法均速地扫描所欲扫描的面，所述扫描透镜有下述特性（ａ）－（ｅ）： （ａ）所述扫描透镜包括一个单透镜，其相对的表面在偏振面内凸起； （ｂ）在所述的偏振面内，至少所述相对表面之一具有一个由Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…确定的非拱形形状，确定式为： ＊＊＊ 这里的Ｘ是沿光轴方向的座标，Ｙ是沿垂直于光轴方向的座标，Ｒ是近轴曲率半径，Ｋ是锥体常数，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…是高次系数； （ｃ）至少所述相对表面之一是一个特定复曲面，在垂直于所述偏振面内的平面内至少一个面的各曲率中心的连结形成一个形状不同于所述至少一个表面的曲线； （ｄ）有效主扫描宽度Ｗ，所述扫描透镜在所述光轴上的厚度ｄ↓［１］，以及所述偏振器的偏振起始点与所需扫描的面之间的距离Ｌ满足的下述关系（１）和（２）： Ｗ／Ｌ＞０．９ （１） １０＜（Ｗ／Ｌ）↑［２］.（Ｌ／ｄ↓［１］）＜３０ （２）； （ｅ）所述扫描透镜由塑料模铸。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木清三，林善纪，增田浩二，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]