光学扫描系统以及使用其的成像设备技术方案

本发明专利技术公开了一种光学扫描系统以及具有其的成像设备，在一个优选形式中，光学扫描系统包括：光源设备，用于以扫描的方式使来自所述光源装置的光束偏转的偏转装置，以及成像光学系统，用于使被偏转装置偏转的光束在待扫描的扫描表面上成像，所述成像光学系统包括单个成像光学元件，光出射表面相对于主扫描截面具有凹形形状，其中满足关系０．５≤φｍ／φｐ≤０．９０＜ｄｐ／ｋｐ≤０．０９其中，φｐ是成像光学元件在光轴上相对于主扫描方向的焦度，φｍ是其在最外面的离轴部分相对于主扫描方向的焦度，ｄｐ是其在光轴上的厚度，ｋｐ是其在光轴上的ｋ－θ系数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学扫描系统以及使用该光学扫描系统的成像设备。本专利技术例如适用于诸如激光束打印机、数字复印机或多功能打印机之类的具有电子照相制版术的成像设备。
技术介绍
在激光束打印机的光学扫描系统中，根据成影像(imagewise)信号，以光学方式从光源调制并发射光束，然后，通过具有旋转多面反射镜的光偏转器，周期性地使光束发生偏转。经过如此偏转的光束通过具有k-θ特征(稍后描述)的成像光学系统被聚焦到感光记录介质(感光鼓)表面上的光点，通过成像光学系统对鼓表面进行光学扫描，从而进行图像记录。图16是这样的光学扫描系统的主要部分的示意图。在图16中，从光源装置161发出的发散光束由准直透镜162转换成平行光束，之后，它被光阑163限制，光束进入只在副扫描方向具有预定的折光力的柱面透镜164。只要涉及主扫描截面，入射到柱面透镜164的平行光线就保持其状态地从那里出射。只要涉及副扫描截面，光束就会聚，并作为线性图像在包括旋转多面反射镜的偏转装置165的偏转面(反射面)165a上成像。经过偏转装置165的偏转面165a偏转的光束，被具有k-θ特征的成像光学系统166引向作为待扫描的扫描表面的感光鼓表面168上。通过在箭头A的方向旋转偏转装置165，在箭头B的方向以光学方式扫描感光鼓表面168，从而在其上记录成影像数据。在这样的光学扫描系统中，为了对成影像数据进行高精度的记录，要求在整个扫描表面对像场弯曲进行很好的校正，并且，图像平面上的光点直径对于不同的图像高度是均匀的。已经提出了各种建议提供满足这样的光学特性或具有校正光学系统(成像光学元件)的光学扫描系统来实现这种要求。另一方面，在诸如激光束打印机或数字复印机之类的成像设备中，对整个结构的小型化和简单的要求是强烈的，同样，光学扫描系统的情况也是如此。关于光学扫描系统，已经提出了一些建议，以试图满足这样的要求，其中，成像光学系统由单个成像光学元件(成像透镜)构成(参见专利文件No.1、2、3和4)。在专利文件No.1中，成像透镜由具有比较高的折射率(1.8)的材料制成，利用该成像透镜确保获得令人满意的成像性能，尽管成像透镜的厚度薄。在专利文件No.2中，虽然光学扫描透镜使用单个成像透镜元件，但是，仍可以实现大偏转角度扫描，另外，还可以有效地校正主扫描方向和副扫描方向上的像场弯曲。在专利文件No.3中，在成像透镜的主扫描方向的透镜表面中使用较高阶的非球面表面，利用这种表面对像差特性进行很好的校正。在专利文件No.4中，利用副扫描方向上的沿着主扫描方向、在成像透镜的有效部分内并独立于主扫描方向的曲率连续地变化的曲率，形成成像透镜的多个透镜表面的至少两个表面。利用此方案，根据两个表面的弯曲，控制副扫描方向上主平面的位置，对于不同的图像高度副扫描放大率保持恒定，从而光点直径也保持恒定。1、日本专利申请公开，公开号No.S54-875402、日本专利申请公开，公开号No.H1-3022173、日本专利申请公开，公开号No.H4-509084、日本专利申请公开，公开号No.H9-33850
技术实现思路
然而，在专利文件No.1中，使用诸如玻璃材料之类的具有高折射率的透镜材料制造非常不方便，因为成本将增大。在专利文件No.2中，由于成像透镜必须具有大的厚度，因此，透镜模压将难以实施。在专利文件No.3中，光偏转器和扫描表面之间的副扫描截面中的成像放大率(副扫描放大率)是不均匀的。这意味着存在副扫描方向上的光点直径将随图像高度而变化的可能性。在专利文件No.4中，至少两个透镜表面被弯曲以控制主平面位置，从而提供恒定的放大率，以便保持副扫描放大率恒定。这意味着，必须完全彼此独立地控制主扫描截面中的表面形状和副扫描截面中的表面形状。为此，并且为了缩小透镜厚度，主扫描方向上的透镜形状应该具有大的非球面量。然而，如果使用在主扫描方向具有大的非球面量的透镜，则由于透镜表面的小的误差或由于透镜设置错误，会导致光学性能显著恶化。特别地，在这样的光学性能恶化中，例如，副扫描方向上的扫描线弯曲直接导致扫描线高度以及扫描线倾斜的偏差，更严重地，不能通过调整在系统内提供的反射镜等等来校正这些情况。为了最大限度地减小这样的扫描线弯曲，必须准确地严格根据设计设置透镜和透镜表面，或者，必须添加透镜调节机构来调节它们，以确保设计设置。另一方面，在彩色成像设备中，通过在诸如纸张之类的转印材料上重叠在四个感光部件(感光鼓)的表面上形成的四种颜色Y(黄色)、M(品红)、C(青色)和Bk(黑色)的图像，来产生彩色图像。因此，如果分别对应于这些感光部件的光学扫描系统的扫描线发生弯曲，会导致四种颜色之间的扫描线形状的误差，从而导致在转印材料上产生的图像中的颜色重合失调。如此，图像质量将大大降低。因此，本专利技术的目的是提供一种光学扫描系统和成像设备，利用它们，构成成像光学系统的单个成像光学元件的厚度可以缩小，并且利用简单的结构就可取得良好的成像性能。根据实现上述目的的本专利技术的一个方面，提供一种光学扫描系统，包括光源装置；用于以扫描的方式使来自所述光源装置的光束发生偏转的偏转装置；以及成像光学系统，用于使被所述偏转装置偏转的光束在待扫描的扫描表面上成像，其中，所述成像光学系统包括单个成像光学元件，光出射表面相对于主扫描截面具有凹形形状，以及其中，满足关系0.5≤m/p≤0.90＜dp/kp≤0.09其中，P是所述成像光学元件在光轴上相对于主扫描方向的焦度(power)，m是所述成像光学元件在最外面的离轴部分相对于主扫描方向的焦度，dp是所述成像光学元件在光轴上的厚度，而kp是所述成像光学元件在光轴上的k-θ系数。在本专利技术的此方面的一种优选形式中，满足关系1.1≤Vm/Vp≤1.5其中，Vp是在光轴上扫描表面上的扫描速度，而Vm是在最外面的离轴部分的扫描速度。偏转装置可以按恒定的角速度以扫描方式使来自所述光源装置的光束发生偏转，并可以满足关系0.1≤V≤0.5其中，V是所述单个成像光学元件的第三级(第三)失真像差系数。可满足关系N≤1.6，其中，N是所述单个成像光学元件的折射率。可满足关系30°≤θmax 90°，其中，θmax是所述偏转装置用于在扫描表面上的有效扫描宽度内进行扫描的最大的偏转角。可满足关系|βs|≤3.0，其中，βs是所述单个成像光学元件在光轴上相对于副扫描截面的成像放大率。入射到所述单个成像光学元件上的光束可以是相对于主扫描截面的会聚光。单个成像光学元件可以具有光入射表面，该表面具有相对于主扫描截面的非弧形形状。单个成像光学元件可以包括光入射表面，以及包括具有相对于主扫描截面的凸形形状的光出射表面。单个成像光学元件可以具有光入射表面和光出射表面，其中至少一个表面具有相对于副扫描方向从光轴朝着离轴部分沿着主扫描方向缩小的焦度。单个成像光学元件可以具有光入射表面和光出射表面，其中至少一个表面具有相对于副扫描截面的非弧形形状。所述单个成像光学元件在光轴上相对于副扫描截面的成像放大率和它在最外面的离轴部分的成像放大率可以具有10％或更小的差异。所述单个成像光学元件在光轴上相对于副扫描截面的成像放大率和它在最外面的离轴部分的成像放大率可以具有5％或更小的差异。相对于副扫描截面，来自所述光源装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学扫描系统，包括光源装置，用于以扫描方式使来自所述光源装置的光束偏转的偏转装置，以及成像光学系统，用于使被所述偏转装置偏转的光束在待扫描的扫描表面上成像，其特征在于，所述成像光学系统包括单个成像光学元件，光出射表面相对于主扫描 截面具有凹形形状，并且满足关系０．５≤φｍ／φｐ≤０．９０＜ｄｐ／ｋｐ≤０．０９其中，φｐ是所述成像光学元件在光轴上相对于主扫描方向的焦度，φｍ是所述成像光学元件在最外面的离轴部分相对于主扫描方向的焦度，ｄｐ是所述成 像光学元件在光轴上的厚度，而ｋｐ是所述成像光学元件在光轴上的ｋ－θ系数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚润，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]