光学元件、具有它的扫描光学系统及图象形成设备技术方案

光学元件具有一个形成于至少一个光学表面上的微结构格栅。在该光学元件中，该微结构格栅是从以下配置中形成的，该配置用于调整由于光束的入射角从中心部分移至边界部分的变化而造成的透射光量的变化。（*该技术在2022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表现入射角变化的光学元件及一种具有该光学元件的扫描光学系统。本专利技术适用于一种图象形成设备例如激光打印机或数字复印设备，这些图象形成设备具有例如一个电照相过程，使用一个光偏转器(偏转装置)把来自光源装置的发射光束偏转及使用一个扫描光学装置对一个扫描目标表面进行光学扫描而记录图象信息，其中该扫描光学装置包括一个具有f-θ特性和一个形成于其上的微结构格栅的光学元件。相关技术在传统扫描光学系统例如激光打印机(LBP)中，一束根据图象信号进行光学调制并且从一个光源装置发射的光束被一个由例如一个多面体镜所形成的光偏转器周期地偏转，以及该光束被聚焦于一个光敏记录媒质表面上的一点上，并且被一个具有f-θ特性的图象光学系统进行光学扫描。附图说明图13是主扫描方向内传统扫描光学系统的剖面图(主扫描剖面)。参照图13，一个光源装置91由一个例如半导体激光器等所形成。一个准直透镜92将一束从光源装置91发射的发散光束转换为一个几乎平行的光束。一个小孔快门93将通过其内的光束限制而形成为光束形状。一个圆柱形透镜94只在辅扫描方向内具有预定功能，将通过小孔快门93的光束形成为在辅扫描剖面内光偏转器95(以下将描述)的偏转表面(反射表面)95a上的一个近似线图象。用作偏转装置的光偏转器95是由一个例如具有四面体配置的多面体镜(旋转多面体镜)所形成的。该光偏转器95由一个驱动装置(未示出)所转动，例如由一个马达以恒速在由图13中箭头A所标示的方向内转动。一个扫描透镜系统96用作一个具有聚焦功能和f-θ特性的扫描光学装置，并且由第一和第二扫描透镜96a和96b所组成。扫描透镜系统96根据图象信息而形成光束，该光束由光偏转器95反射/偏转为一个用作扫描目标表面的感光鼓面97上的一个图象，并且具有一个光学面紊乱误差校正功能，能够使光偏转器95的偏转表面95a与感光鼓面97在辅扫描剖面内具有共轭关系。参照图13，从半导体激光器91发射的发散光束被准直透镜92转换为一个几乎平行光束，以及该光束(光量)被小孔快门93所限制。所得光束被入射于圆柱形透镜94上。对于入射于圆柱形透镜94上的几乎平行光束而言，该光束在主扫描剖面内没有任何变化。该光束在辅扫描剖面内被聚焦和大体上形成为光偏转器95的偏转表面95a上的一个线图象(在主扫描剖面内伸长)。被光偏转器95的偏转表面95a所反射/偏转的光束通过第一和第二扫描透镜96a和96b被形成为感光鼓面97上的一个光点。此光束然后由光偏转器95在箭头A所标示的方向内的恒速转动在感光鼓面97上的箭头B所标示的方向内(主扫描方向)进行扫描。由于此操作，在作为记录媒质的感光鼓面97上记录一个图象。然而以上所述传统扫描光学系统具有以下问题。近来，扫描光学系统的扫描光学装置(扫描透镜系统)一般由塑料材料制成，它允许容易地形成一个非球形形状和易于制造。然而要在塑料透镜的透镜表面上形成一层防反射敷层在技术上是困难的和成本高的。其结果是，在每个光学表面上出现菲涅尔(Fresne1)反射。图14是一个用于解释当一束P偏振光束入射于例如一个具有折射率n＝1.524的树脂光学部件上时角度与反射率和透射率的依赖关系。如图14中所示，每个光学表面上的表面反射随着入射角的增加而增加。因此第一个问题是一个没有防反射敷层的透镜表面上的表面反射光被其他光学表面所反射，并且最后到达一个扫描目标表面而产生叠影。如果一个或两个更为靠近光偏转器的扫描透镜具有一个凹透镜面以及入射于其上的光束是几乎垂直的，则在此透镜表面上的菲涅尔反射光回至该光偏转器并且被该光偏转器的偏转表面(反射表面)所反射。此反射光通过扫描光学装置并且到达扫描目标表面而成为叠影。第二个问题是由于当入射于扫描光学装置上的光束从一个光轴上位置(扫描中心)移至一个光轴外位置(扫描边界)时，该光束的入射角通常变化，每个光学表面上的菲涅尔反射变化很大，从而在光轴上位置与光轴外位置之间产生光量差别。图15是一个用于显示当一束P偏振光束入射于图13中的扫描光学装置上时每个表面上的透射率。如图14中所示，由于随着入射角的增加而反射率减小(透射率增加)，当光束从光轴上位置移至光束外位置时整个系统的透射率增加。也即，扫描目标表面上的亮度分布也从光轴上位置向着光轴外位置增加。根据图15的曲线，最外的光轴外位置处的光量比光轴上位置处的光量大5％。其结果是，来自图象形成设备的图象输出具有中心位置与边界位置之间的密度差别。有一种尝试，试图通过调整放置于扫描光学装置上的衍射光栅的衍射效率来解决此问题，如日本专利申请公开号2000-206445中所述。更具体地，形成一个具有所需间距和所需功率分布的格栅，以便实现放大色差校正或聚焦校正，以及该衍射光栅表面的格栅高度(深度)被合适地设置为改变衍射光(一阶衍射光)的衍射效率，以便用于光轴上位置和光轴外位置，从而消除在其他折射表面上透射率的变化。然而，在此方法中，由于准备使用的衍射光的衍射效率下降，另一阶的衍射光(也称为不需要的衍射光)增加。除非使用一个遮光壁等将光束遮去，否则该增加的另一阶的衍射光到达扫描目标表面后成为光斑从而使图象变坏。专利技术概要本专利技术的一个目的是提供一个光学元件，它能够在光束的入射角变化时容易地调整透射光量，并且适用于一个图象形成设备例如具有一个电照相过程的激光打印机或数字复印机，本专利技术提供一个具有该光学元件的扫描光学系统。本专利技术的另一个目的是提供一个光学元件，它能够减少透镜表面上的导致光斑或叠影的菲涅尔反射而不增加任何步骤例如敷层步骤，并且能够使扫描表面上的光量分布均匀，本专利技术提供一个具有该光学元件的扫描光学系统。本专利技术的又一个目的是提供一个光学元件，它能够使图象表面上的广大面积内的亮度分布几乎均匀，本专利技术提供一个使用该光学元件的光学系统。本专利技术的还有一个目的是提供一个光学元件，它具有一个形成于至少一个光学表面上的微结构格栅(lattice)，其中该微结构格栅是从以下配置中形成的，该配置用于采集由于光束的入射角从中心部分移至边界部分的变化而造成的透射光量的变化。在本专利技术中，该微结构格栅最好是一个零阶格栅。在本专利技术中，该光学表面最好是一个透镜表面、折射面或镜面，并且包括一个平面或曲面。在本专利技术中，该微结构格栅最好与一个在其上形成光学表面的基底形成为一个整体。在本专利技术中，该用于采集透射光量变化的配置最好是基于该微结构格栅的格栅间距、格栅深度和格栅常数中的至少一个。在本专利技术中，该微结构格栅所用材料最好是一种透明树脂或玻璃材料。本专利技术的又一个目的是提供一个包括以上所述光学元件中的任何一个的光学系统。本专利技术的又一个目的是提供一种扫描光学系统，它使用偏转装置将从光源装置发射的光束偏转，使用扫描光学装置将由偏转装置偏转的光束引导至一个扫描表面上，以及扫描该扫描表面，其中该扫描光学装置包括一个具有一个形成于至少一个光学表面上的微结构格栅的光学元件，及该微结构格栅是从以下配置中形成的，该配置用于采集由于入射于光学元件上的光束的入射角从光轴上位置移至光轴外位置而造成的透射光量的变化。在本专利技术中，在其上形成微结构格栅的光学表面最好是扫描光学装置的光学表面的一个表面，它具有由于视场角的变化而引起入射角的最大变化。在本专利技术中，该微结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有形成于至少一个光学表面上的一种微结构格栅的光学元件，其中所述微结构格栅是从以下配置形成的，即所述配置用于采集由于光束的入射角从一个中心部分移向一个边界部分的变化而造成的透射光量的变化。

【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]