專利名稱：光掃描裝置及應(yīng)用它的圖象讀取裝置和圖象形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光打印機(jī)、激光傳真機(jī)或數(shù)字復(fù)印機(jī)等使用的光掃描裝置。
過(guò)去，激光打印機(jī)等使用的多數(shù)激光掃描裝置具有作為光源的半導(dǎo)體激光器和作為光偏轉(zhuǎn)器的多角棱鏡，為了校正多角棱鏡的面倒翻(面倒れ)，設(shè)有使半導(dǎo)體激光器的光束在多角棱鏡上線形成像的第1成像光學(xué)系統(tǒng)和以相等的速度在被掃描面上形成均勻的光點(diǎn)的第2成像光學(xué)系統(tǒng)。
近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)低成本和小型化，用1塊校正透鏡去形成第2成像光學(xué)系統(tǒng)，這一方案曾在特開(kāi)平4-50908號(hào)公報(bào)、特開(kāi)昭62-139520號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平9-281422號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平9-179017號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平8-248308號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平10-148755號(hào)公報(bào)等中提出過(guò)。
但是，特開(kāi)平4-50908號(hào)公報(bào)和特開(kāi)昭62-139520號(hào)公報(bào)所提出的方案并沒(méi)有考慮實(shí)際產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)面的凹凸。特開(kāi)平9-179017號(hào)公報(bào)所提出的方案并沒(méi)有校正因斜著入射偏轉(zhuǎn)面而產(chǎn)生的非對(duì)稱性慧差。特開(kāi)平9-281422號(hào)公報(bào)所提出的方案只對(duì)棱鏡形狀進(jìn)行了因斜著入射偏轉(zhuǎn)面而產(chǎn)生的非對(duì)稱性慧差的校正，而且，形狀復(fù)雜，加工困難。
特開(kāi)平8-248308號(hào)公報(bào)所提出的方案雖然通過(guò)配置光偏轉(zhuǎn)器和偏移校正透鏡而對(duì)主掃描方向成像面彎曲的非對(duì)稱成分進(jìn)行了校正，但校正不充分，此外，為了進(jìn)行副掃描方向的成像面彎曲校正，曲面變得復(fù)雜，兩面都加工很困難。
特開(kāi)平10-148755號(hào)公報(bào)所提出的方案雖然通過(guò)配置光偏轉(zhuǎn)器能夠得到對(duì)主掃描方向成像面彎曲的非對(duì)稱成分進(jìn)行校正的效果，但校正不充分，此外，因副掃描方向的截面形狀是兩個(gè)凸面，成像面一側(cè)的副掃描方向的孔徑變化大，故存在副掃描方向的光束直徑變化大的問(wèn)題。
本發(fā)明是為了解決以往的上述那樣的問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種高性能的光掃描裝置，通過(guò)使用比較容易加工的整體構(gòu)成的一塊校正透鏡，對(duì)fθ特性和成像面彎曲面的校正效果很好。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第1方面的光掃描裝置的特征在于，具有光源部、使從上述光源部來(lái)的光束進(jìn)行掃描的光偏轉(zhuǎn)器、配置在上述光源部和上述光偏轉(zhuǎn)器之間在上述光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線形象的第1成像光學(xué)系統(tǒng)和由配置在上述光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間的1塊校正透鏡形成的第2成像光學(xué)系統(tǒng)，上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為配置在包含上述光偏轉(zhuǎn)器的上述偏轉(zhuǎn)面的法線且與主掃描方向平行的平面內(nèi)，使從上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)來(lái)的光束相對(duì)主掃描方向斜著入射到上述偏轉(zhuǎn)面上，上述校正透鏡的至少1個(gè)面是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，上述光偏轉(zhuǎn)器配置成使掃描中心的反射點(diǎn)偏離上述偏轉(zhuǎn)面的中心，而且，向離開(kāi)上述光源的方向偏移，若設(shè)上述使掃描中心的反射點(diǎn)和上述偏轉(zhuǎn)面的中心的距離為偏移量ΔX、掃描中心的上述偏轉(zhuǎn)面的反射角為α、上述光偏轉(zhuǎn)器的內(nèi)切圓半徑為rp，則滿足下面的(式3)。
式30.15<ΔX·cos(α/2)rp<0.35]]>若按照上述光掃描裝置，只通過(guò)偏移配置光偏轉(zhuǎn)器就能夠校正因斜著入射偏轉(zhuǎn)面而引起的主掃描方向的成像面彎曲和fθ特性的非對(duì)稱性。
在上述第1方面的光掃描裝置中，上述校正透鏡的射出面最好是上述彎曲軸復(fù)曲面，包含光軸的主掃描方向截面形狀最好相對(duì)光軸對(duì)稱，而上述連接副掃描方向截面的曲率中心的曲線最好相對(duì)光軸不對(duì)稱。若按照上述那樣的光掃描裝置，校正透鏡的加工就容易了。
此外，上述校正透鏡的入射面最好是主掃描方向截面形狀具有4次以上的高次展開(kāi)項(xiàng)、只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面。若按照上述那樣的光掃描裝置，校正透鏡的加工就容易了。
其次，本發(fā)明第2方面的光掃描裝置的特征在于，具有光源部、使從上述光源部來(lái)的光束進(jìn)行掃描并至少具有6個(gè)偏轉(zhuǎn)面的光偏轉(zhuǎn)器、配置在上述光源部和上述光偏轉(zhuǎn)器之間在上述光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線形象的第1成像光學(xué)系統(tǒng)和配置在上述光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間、由1塊校正透鏡形成的第2成像光學(xué)系統(tǒng)，上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為配置在包含上述光偏轉(zhuǎn)器的上述偏轉(zhuǎn)面的法線且與主掃描方向平行的平面內(nèi)，使從上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)來(lái)的光束相對(duì)主掃描方向斜著入射到上述偏轉(zhuǎn)面上，上述校正透鏡的射出面是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，上述校正透鏡的入射面最好是主掃描方向截面形狀具有4次以上的高次展開(kāi)項(xiàng)、只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面。上述光偏轉(zhuǎn)器配置成使掃描中心的反射點(diǎn)偏離上述偏轉(zhuǎn)面的中心，而且，在離開(kāi)上述光源的方向上、在上述偏轉(zhuǎn)面邊緣附近的光束不缺少的范圍內(nèi)偏移。
若按照上述光掃描裝置，因把校正透鏡的入射面做成非球面圓柱面，故容易加工，而且，能夠減少副掃描方向光束直徑的變化。
在上述第2方面的光掃描裝置中，若設(shè)上述使掃描中心的反射點(diǎn)和上述偏轉(zhuǎn)面的中心的距離為偏移量ΔX、掃描中心的上述偏轉(zhuǎn)面的反射角為α、上述光偏轉(zhuǎn)器的內(nèi)切圓半徑為rp，則滿足下面的(式4)。
式40.15<ΔX·cos(α/2)rp<0.35]]>若按照上述光掃描裝置，只通過(guò)偏移配置光偏轉(zhuǎn)器就能夠校正因斜著入射偏轉(zhuǎn)面而引起的主掃描方向的成像面彎曲和fθ特性的非對(duì)稱性。
此外，上述校正透鏡的射出面最好是彎曲軸復(fù)曲面，包含光軸的主掃描方向截面形狀相對(duì)光軸不對(duì)稱，上述連接副掃描方向截面的曲率中心的曲線相對(duì)光軸不對(duì)稱。若按照上述那樣的光掃描裝置，能實(shí)現(xiàn)高的圖像分辨率。
此外，本發(fā)明的圖象讀取裝置的特征在于使用了上述各光掃描裝置。若按照上述那樣的圖象讀取裝置，因使用了上述各光掃描裝置，故能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本和高圖象分辨率。
此外，本發(fā)明的圖象形成裝置的特征在于使用了上述各光掃描裝置。若按照上述那樣的圖象形成裝置，因使用了上述各光掃描裝置，故能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本和高圖象分辨率。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的構(gòu)成圖。
圖2(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖3(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖4(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖5(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖6(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖7(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖8(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖9(a)是表示本發(fā)明的比較例1的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明的比較例1的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖10(a)是表示本發(fā)明的比較例2的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明的比較例2的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的光掃描裝置的構(gòu)成圖。
圖12(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖13(a)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的光掃描裝置的fθ的誤差的圖。
(b)是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的光掃描裝置的成像面彎曲量的圖。
圖14是表示使用了本發(fā)明的光掃描裝置的圖象讀取裝置的一實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。
圖15是表示使用了本發(fā)明的光掃描裝置的圖象形成裝置的一實(shí)施形態(tài)的概略截面圖。
下面，參照
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光掃描裝置。
(實(shí)施形態(tài)1)圖1示出實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的構(gòu)成圖。圖1所示的光掃描裝置具有作為光源部的半導(dǎo)體激光器1、軸對(duì)稱透鏡2、作為使半導(dǎo)體激光器1來(lái)的光束掃描的光偏轉(zhuǎn)器的多角棱鏡4、配置在半導(dǎo)體激光器1和多角棱鏡4之間且在副掃描方向具有折射力的作為第1成像光學(xué)系統(tǒng)的圓柱透鏡3和由1塊校正透鏡構(gòu)成的作為第2成像光學(xué)系統(tǒng)的校正透鏡6。5是多角棱鏡的旋轉(zhuǎn)中心軸，7是掃描面。
圓柱透鏡3在多角棱鏡4的偏轉(zhuǎn)面上形成線形像。此外，圓柱透鏡3配置在包含多角棱鏡4的偏轉(zhuǎn)面的法線且與主掃描方向平行的平面內(nèi)，從該圓柱透鏡3來(lái)的光束相對(duì)主掃描方向斜著入射到偏轉(zhuǎn)面上。校正透鏡6的至少1個(gè)面是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面。
多角棱鏡4配置成使掃描中心的反射點(diǎn)偏離偏轉(zhuǎn)面的中心，而且，在離開(kāi)半導(dǎo)體激光器1的方向上偏移，若設(shè)掃描中心的反射點(diǎn)和上述偏轉(zhuǎn)面的中心的距離為偏移量ΔX(mm)、掃描中心的偏轉(zhuǎn)面的反射角為α(deg)、多角棱鏡4的內(nèi)切圓半徑為rp(mm)，則滿足下面的(式5)。
式50.15<ΔX·cos(α/2)rp<0.35]]>下面，說(shuō)明象上述那樣構(gòu)成的光掃描裝置的動(dòng)作。從半導(dǎo)體激光器1來(lái)的光束因軸對(duì)稱透鏡2的作用而變成平行光、聚焦光或發(fā)散光，入射到圓柱透鏡3上，對(duì)副掃描方向來(lái)說(shuō)，則聚焦在多角棱鏡4的反射面附近。多角棱鏡4以旋轉(zhuǎn)中心軸5為中心旋轉(zhuǎn)，使入射的激光束偏轉(zhuǎn)，利用校正透鏡6聚焦在掃描面7上并進(jìn)行掃描。
校正透鏡6配置成在幾何光學(xué)上使偏轉(zhuǎn)點(diǎn)和掃描面7在副掃描方向上共軛，校正多角棱鏡4的面倒翻，同時(shí)，校正成像面彎曲和fθ特性。而且，使多角棱鏡4偏移ΔX，校正因斜著入射到偏轉(zhuǎn)反射面而引起的主掃描方向成像面彎曲和fθ特性的非對(duì)稱性。即，只利用光偏轉(zhuǎn)器的配置偏移效果就能夠校正因斜著入射到偏轉(zhuǎn)面而引起的主掃描方向成像面彎曲和fθ特性的非對(duì)稱性。
若象上述那樣按照本實(shí)施形態(tài)，通過(guò)使多角棱鏡偏移適當(dāng)?shù)牧浚镁哂斜容^容易加工的形狀的整體構(gòu)成的1塊校正透鏡，就能夠很好地進(jìn)行像面彎曲和fθ特性的校正，能夠以低的成本實(shí)現(xiàn)高圖像分辨率的光掃描裝置。
再有，上述(式5)的{ΔX·COS(α/2)}/rp的值希望是在大于0.20小于0.30的小范圍內(nèi)，最好是在大于0.24小于0.26的更小的范圍內(nèi)。
下面，說(shuō)明實(shí)施例。在各實(shí)施例中，校正透鏡6的入射面形狀是只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面。若以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以面向入射光束的方向?yàn)檎瑒t主掃描方向坐標(biāo)y(mm)位置上的從頂點(diǎn)的下垂量z(mm)可用下述(式6)表示。
式6Z=(1RDy1)y21+1-(1+K1)(1RDy1)2y2+AD1y4+AE1y6+AF1y8+AG1y10]]>這里，RDy1(mm)是主掃描方向曲率半徑，K1是主掃描方向上的圓錐常數(shù)，AD1、AE1、AF1、AG1是主掃描方向的高次常數(shù)。
校正透鏡6的入射面形狀是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，若以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以面向入射光束的方向?yàn)檎?，則副掃描方向坐標(biāo)x(mm)、主掃描方向坐標(biāo)y(mm)位置上的從頂點(diǎn)的下垂量z(mm)可用下述(式7)表示。
式7Z=P(y)+x2RDx21+1-(xRDx2)2]]>P(y)可由下述(式8)表示。式8P(y)=(y2RDy2)1+1-(1+K2)(yRDy2)2+AD2y2+AE2y2+AF2y8+AG2y10]]>RDx2可由下述(式9)表示。式9RDx2＝RDs(1+BCy2+BDy4+BEy6+BFy8+BGy10+B0Cy+BODy3+BOEy5+BOFy7+BOGy9)
這里，P(y)是表示包含光軸的主掃描方向截面形狀是非圓弧的式子，RDy2(mm)是主掃描方向曲率半徑，K2是主掃描方向上的圓錐常數(shù)，AD2、AE2、AF2、AG2是主掃描方向的高次常數(shù)。
此外，RDy2是表示各坐標(biāo)中的副掃描方向曲率半徑的函數(shù)，RDs(mm)是中心的副掃描方向曲率半徑，BC、BD、BE、BF和BG是偶次常數(shù)，BOC、BOD、BOE、BOF和BOG是奇次常數(shù)。因?qū)肓似娲雾?xiàng)，故，連接副掃描方向截面的曲率中心的的曲線相對(duì)光軸為非對(duì)稱，可以高度校正因非對(duì)稱而產(chǎn)生的副掃描方向成像面彎曲。
此外，fm由下述(式10)定義，與成像面上的掃描速度成比例，當(dāng)從第1成像光學(xué)系統(tǒng)來(lái)的光束相對(duì)主掃描方向是平行光時(shí)，該值與第2成像光學(xué)系統(tǒng)的主掃描方向的焦點(diǎn)距離相當(dāng)。如圖1所示那樣，Y0(mm)是有效掃描幅度，θ0(deg)是與有效掃描幅度Y0對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角。
式10fm=180·Y0π·θ0]]>在下述表1至表7示出各實(shí)施例的具體數(shù)值。L表示偏轉(zhuǎn)反射面和掃描面7的距離，d表示校正透鏡6的射出面頂點(diǎn)和掃描面7的距離(圖1)。TH表示校正透鏡的中心厚度，玻璃材料的折射率是1.51933，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為788nm。Y0、rp、ΔX、L、dTH、RDy1、RDy2和RDs的單位是(mm)，α和θ0的單位是(deg)。(實(shí)施例1)表1
(實(shí)施例2)表2
(實(shí)施例3)表3<
(實(shí)施例4)表4
(實(shí)施例5)表5<
(實(shí)施例6)表6
(實(shí)施例7 )表7
以上實(shí)施例中的光掃描裝置的殘存fθ誤差和成像面彎曲量示于圖2～6。圖2(a)、(b)分別示出實(shí)施例1中的fθ誤差和成像面彎曲量，圖3(a)、(b)分別示出實(shí)施例2中的fθ誤差和成像面彎曲量，圖4(a)、(b)分別示出實(shí)施例3中的fθ誤差和成像面彎曲量，圖5(a)、(b)分別示出實(shí)施例4中的fθ誤差和成像面彎曲量，圖6(a)、(b)分別示出實(shí)施例5中的fθ誤差和成像面彎曲量。
此外，圖7(a)、(b)分別示出實(shí)施例6中的fθ誤差和成像面彎曲量，。圖8(a)、(b)分別示出實(shí)施例7中的fθ誤差和成像面彎曲量。各圖中的實(shí)線表示主掃描方向，虛線表示副掃描方向。從圖2～8可知，成像面彎曲和fθ特性得到了很好的校正。
此外，當(dāng)多角棱鏡4的偏移量ΔX超過(guò)條件式允許的量時(shí)的比較例1、2示于下面的表8、9。
(比較例1)表8<
(比較例2)表9
圖9(a)、(b)分別示出比較例1中的fθ誤差和成像面彎曲量。圖10(a)、(b)分別示出比較例2中的fθ誤差和成像面彎曲量。各圖中的實(shí)線表示主掃描方向，虛線表示副掃描方向。從圖9、10可知，在比較例1、2中，主掃描方向成像面彎曲最大是3mm，不能滿足高圖像分辨率的要求。
再有，在本實(shí)施例中，為了表示校正透鏡的形狀，使用了(式6)～(式9)，但如果能表示出同樣的形狀，也可以使用其它式子。
(實(shí)施形態(tài)2)圖11示出實(shí)施形態(tài)2的光掃描裝置的構(gòu)成圖。本圖示出的光掃描裝置具有作為光源部的半導(dǎo)體激光器8、軸對(duì)稱透鏡9、作為使半導(dǎo)體激光器8來(lái)的光束掃描的光偏轉(zhuǎn)器的具有6個(gè)偏轉(zhuǎn)面的多角棱鏡11、配置在半導(dǎo)體激光器8和多角棱鏡11之間且在副掃描方向具有折射力的作為第1成像光學(xué)系統(tǒng)的圓柱透鏡10和由1塊校正透鏡構(gòu)成的作為第2成像光學(xué)系統(tǒng)的校正透鏡13。12是多角棱鏡的旋轉(zhuǎn)中心軸，14是掃描面。
上述校正透鏡13的射出面是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，上述校正透鏡13的入射面是主掃描方向截面形狀具有4次以上的高次展開(kāi)項(xiàng)、只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面。此外，多角棱鏡11配置成使掃描中心的反射點(diǎn)偏離上述偏轉(zhuǎn)面的中心，而且，在離開(kāi)半導(dǎo)體激光器8的方向上、在上述偏轉(zhuǎn)面邊緣附近的光束不缺少的范圍內(nèi)偏移。
下面，說(shuō)明象上述那樣構(gòu)成的光掃描裝置的動(dòng)作。從半導(dǎo)體激光器8來(lái)的光束因軸對(duì)稱透鏡9的作用而變成平行光、聚焦光或發(fā)散光，入射到圓柱透鏡10上，對(duì)副掃描方向來(lái)說(shuō)，則聚焦在多角棱鏡11的反射面附近。多角棱鏡11以旋轉(zhuǎn)中心軸12為中心旋轉(zhuǎn)，使入射的激光束偏轉(zhuǎn)，利用校正透鏡13聚焦在掃描面14上并進(jìn)行掃描。
校正透鏡13配置成在幾何光學(xué)上使偏轉(zhuǎn)點(diǎn)和掃描面14在副掃描方向上共軛，校正多角棱鏡11的面倒翻，同時(shí)，校正成像面彎曲和fθ特性。多角棱鏡11是6面多角棱鏡，實(shí)現(xiàn)了高速化。
在本實(shí)施形態(tài)中，為了達(dá)到高速，多角棱鏡的面數(shù)是6，所以，各面的有效范圍小。因此，若象實(shí)施形態(tài)1那樣，只通過(guò)偏移多角棱鏡來(lái)校正因斜著入射到偏轉(zhuǎn)反射面而引起的主掃描方向成像面彎曲和fθ特性的非對(duì)稱性，則反射光束所需的范圍就會(huì)超過(guò)偏轉(zhuǎn)面的有效范圍。
因此，本實(shí)施形態(tài)的偏移量ΔX是偏轉(zhuǎn)面的有效范圍，即，根據(jù)能夠在偏轉(zhuǎn)面邊緣附近的光束不缺少的范圍內(nèi)反射光束來(lái)決定該偏移量ΔX。進(jìn)而，殘存的非對(duì)稱性的校正象在后面說(shuō)明的(式12)、(式13)、和(式14)所表示的那樣，把校正透鏡的射出面作為在主掃描方向上導(dǎo)入了奇次項(xiàng)的非對(duì)稱形狀來(lái)進(jìn)行校正。
若按照上述那樣的本實(shí)施形態(tài)，使多角棱鏡在可能的范圍內(nèi)偏移，使校正透鏡的形狀變成其入射面是非球面圓柱面、射出面是彎曲軸復(fù)曲面，所以，容易加工，而且，用1塊整體構(gòu)成的校正透鏡就能很好地校正成像面彎曲和fθ特性，能夠以低成本實(shí)現(xiàn)高圖像分辨率的光掃描裝置。
下面，說(shuō)明實(shí)施例。各實(shí)施例的校正透鏡13的入射面的形狀是只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面，若以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以面向入射光束的方向?yàn)檎?，則主掃描方向坐標(biāo)y(mm)位置上的從頂點(diǎn)的下垂量z(mm)可用下述(式11)表示。
式11Z=(1RDy1)y21+1-(1+K1)(1RDy1)2y2+AD1y4+AE1y6+AF1y8+AG1y10]]>校正透鏡11的射出面形狀是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，若以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以面向入射光束的方向?yàn)檎?，則副掃描方向坐標(biāo)、主掃描方向坐標(biāo)x(mm)、y(mm)位置上的從頂點(diǎn)的下垂量z(mm)可用下述(式12)表示。
式12Z=P(y)+x2RDx21+1-(xRDx2)2]]>P(y)可由下述(式13)表示。式13P(y)=(y2RDy2)1+1-(1+K2)(yRDy2)2+AD2y4+AE2y6+AF2y8+AG2y10]]>+AOD2y3+AOE2y5+AOF2y7+AOG2y9RDx2可由下述(式14表示。式14RDx2＝RDs(1+BCy2+BDy4+BEy6+BFy8+BGy10+BOCy+BODy3+BOEy5+BOFy7+BOGy9)這里，P(y)是表示包含光軸的主掃描方向截面形狀是非圓弧的式子，RDy2(mm)是主掃描方向曲率半徑，K2是主掃描方向上的圓錐常數(shù)，AD2、AE2、AF2、AG2是主掃描方向的高次常數(shù)。AOD2、AOE2、AOF2、AOG2是主掃描方向的偶次常數(shù)。RDx2是表示各y坐標(biāo)中的副掃描方向曲率半徑的函數(shù)，RDs(mm)是中心的副掃描方向曲率半徑，BC、BD、BE、BF和BG是偶次常數(shù)，BOC、BOD、BOE、BOF和BOG是奇次常數(shù)。因?qū)肓似娲雾?xiàng)，故，連接副掃描方向截面的曲率中心的的曲線相對(duì)光軸為非對(duì)稱，可以高度校正因非對(duì)稱而產(chǎn)生的副掃描方向成像面彎曲。
其次，在下述各表中示出各實(shí)施例的具體數(shù)值。表中，ΔX是多角棱鏡11的偏移量，α是多角棱鏡11的入射角，rp是內(nèi)切圓半徑，L是偏轉(zhuǎn)反射面和掃描面14的距離，d是校正透鏡13的射出面頂點(diǎn)和掃描面14的距離，Y0是有效掃描幅度，θ0是與Y0對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角，(圖11)。TH表示校正透鏡的中心厚度，玻璃材料的折射率是1.51933，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為788nm。Y0、rp、ΔX、L、d、TH、RDy1、RDy2和RDs的單位是(mm)，α和θ0的單位是(deg)。fm是由上述(式10)定義的值。
(實(shí)施例8)表10<
(實(shí)施例9)表11
以上實(shí)施例中的光掃描裝置的殘存fθ誤差和成像面彎曲量示于圖12、13。圖12(a)、(b)分別示出實(shí)施例8中的fθ誤差和成像面彎由量，圖13(a)、(b)分別示出實(shí)施例9中的fθ誤差和成像面彎曲量。此外，各圖中的實(shí)線表示主掃描方向，虛線表示副掃描方向。從圖12、13可知，成像面彎曲和fθ特性得到了很好的校正。
再有，在本實(shí)施形態(tài)中，為了表示校正透鏡的形狀，使用了(式11)～(式14)，但如果能表示同樣的形狀，也可以使用其它的式子。
(實(shí)施形態(tài)3)圖14是表示使用了上述實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的圖象讀取裝置的概略構(gòu)成圖。對(duì)與圖1所示的實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置相同的部件附加同一標(biāo)號(hào)并省略其說(shuō)明。本實(shí)施形態(tài)的圖像讀取裝置具有讀取面15、半透明反射鏡16、檢測(cè)器17和檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)18。
半透明反射鏡16在透過(guò)半導(dǎo)體激光器8來(lái)的光束的同時(shí)，將從讀取面15返回的光反射到檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)18。檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)18將返回光導(dǎo)向檢測(cè)器17。本實(shí)施形態(tài)的圖像讀取裝置因使用上述實(shí)施形態(tài)1或2的光掃描裝置，故能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本和高圖像分辨率。
再有，雖然示出了使用圖1所示的實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的例子，但也可以使用圖11所示的實(shí)施形態(tài)2的光掃描裝置。
(實(shí)施形態(tài)4)圖15是表示使用了實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的圖象形成裝置的概略構(gòu)成圖。本圖所示的圖像形成裝置具有圖1所示的實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置21。利用光掃描裝置21，將印字信息寫(xiě)在感光鼓19上。感光鼓19的表面覆蓋感光體，在照射光時(shí)，感光體的電荷變化。利用1次帶電器20，使感光體表面附著靜電離子而帶電。利用顯像器22使印字部附著帶電調(diào)色涂料。
利用轉(zhuǎn)印帶電器23將附著的調(diào)色涂料轉(zhuǎn)印到由送紙盒26供給的紙。利用定影裝置25使轉(zhuǎn)印了的調(diào)色涂料在紙上成像。利用吸塵器24將剩下的調(diào)色涂料除去。本實(shí)施形態(tài)的圖像形成裝置因使用了上述實(shí)施形態(tài)1或2的光掃描裝置，故能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本和高圖像分辨率。
再有，雖然示出了使用圖1所示的實(shí)施形態(tài)1的光掃描裝置的例子，但也可以使用圖11所示的實(shí)施形態(tài)2的光掃描裝置。
若按照上述本發(fā)明的光掃描裝置，使多角棱鏡偏移合適的量，使校正透鏡的形狀變成比較容易加工的形狀，而且，很好地校正了成像面彎曲和fθ特性，所以，能夠以低的成本實(shí)現(xiàn)高圖像分辨率的光掃描裝置。
此外，若按照本發(fā)明的圖像讀取裝置或圖像形成裝置，因使用了本發(fā)明的光掃描裝置，故能夠?qū)崿F(xiàn)小型、低成本和高圖像分辨率。
權(quán)利要求
1.一種光掃描裝置，具有光源部、使從上述光源部來(lái)的光束進(jìn)行掃描的光偏轉(zhuǎn)器、配置在上述光源部和上述光偏轉(zhuǎn)器之間在上述光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線形象的第1成像光學(xué)系統(tǒng)和由配置在上述光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間的1塊校正透鏡形成的第2成像光學(xué)系統(tǒng)，上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為配置在包含上述光偏轉(zhuǎn)器的上述偏轉(zhuǎn)面的法線且與主掃描方向平行的平面內(nèi)，使從上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)來(lái)的光束相對(duì)主掃描方向斜著入射到上述偏轉(zhuǎn)面上，上述校正透鏡的至少1個(gè)面是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，其特征在于，上述光偏轉(zhuǎn)器配置成使掃描中心的反射點(diǎn)偏離上述偏轉(zhuǎn)面的中心，而且，向離開(kāi)上述光源的方向偏移，若設(shè)上述使掃描中心的反射點(diǎn)和上述偏轉(zhuǎn)面的中心的距離為偏移量ΔX、掃描中心的上述偏轉(zhuǎn)面的反射角為α、上述光偏轉(zhuǎn)器的內(nèi)切圓半徑為rp，則滿足下面的(式1)式10.15<ΔX·cos(α/2)rp<0.35]]>
2.權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，上述校正透鏡的射出面是上述彎曲軸復(fù)曲面，包含光軸的主掃描方向截面形狀相對(duì)光軸對(duì)稱，上述連接副掃描方向截面的曲率中心的曲線相對(duì)光軸不對(duì)稱。
3.權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，上述校正透鏡的入射面是主掃描方向截面形狀具有4次以上的高次展開(kāi)項(xiàng)、只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面。
4.一種光掃描裝置，具有光源部、使從上述光源部來(lái)的光束進(jìn)行掃描并至少具有6個(gè)偏轉(zhuǎn)面的光偏轉(zhuǎn)器、配置在上述光源部和上述光偏轉(zhuǎn)器之間在上述光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面上形成線形象的第1成像光學(xué)系統(tǒng)和配置在上述光偏轉(zhuǎn)器和被掃描面之間、由1塊校正透鏡形成的第2成像光學(xué)系統(tǒng)，上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為配置在包含上述光偏轉(zhuǎn)器的上述偏轉(zhuǎn)面的法線且與主掃描方向平行的平面內(nèi)，使從上述第1成像光學(xué)系統(tǒng)來(lái)的光束相對(duì)主掃描方向斜著入射到上述偏轉(zhuǎn)面上，上述校正透鏡的至少1個(gè)面是連接副掃描方向截面的曲率中心的線彎曲后形成的曲線的彎曲軸復(fù)曲面，其特征在于，上述校正透鏡的入射面是主掃描方向截面形狀具有4次以上的高次展開(kāi)項(xiàng)、只在主掃描方向具有折射力的非球面圓柱面，上述光偏轉(zhuǎn)器配置成使掃描中心的反射點(diǎn)偏離上述偏轉(zhuǎn)面的中心，而且，在離開(kāi)上述光源的方向上、在上述偏轉(zhuǎn)面邊緣附近的光束不缺少的范圍內(nèi)偏移。
5.權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其特征在于，若設(shè)上述使掃描中心的反射點(diǎn)和上述偏轉(zhuǎn)面的中心的距離為偏移量ΔX、掃描中心的上述偏轉(zhuǎn)面的反射角為α、上述光偏轉(zhuǎn)器的內(nèi)切圓半徑為rp，則滿足下面的(式2)。式20.15<ΔX·cos(α/2)rp<0.35]]>
6.權(quán)利要求4所述的光掃描裝置，其特征在于，上述校正透鏡的射出面是彎曲軸復(fù)曲面，包含光軸的主掃描方向截面形狀相對(duì)光軸不對(duì)稱，上述連接副掃描方向截面的曲率中心的曲線相對(duì)光軸不對(duì)稱。
7.一種圖象讀取裝置，其特征在于，使用了權(quán)利要求1到6任何一項(xiàng)所述的光掃描裝置。
8.一種圖象形成裝置，其特征在于，使用了權(quán)利要求1到6任何一項(xiàng)所述的光掃描裝置。
全文摘要
一種光掃描裝置,通過(guò)使光偏轉(zhuǎn)器偏移合適的量、使用容易加工的1塊整體構(gòu)成的校正透鏡,能夠很好地校正成像面彎曲和fθ特性。具有半導(dǎo)體激光器1、多角棱鏡4、圓柱透鏡3和校正透鏡6,若設(shè)距離為偏移量ΔX、反射角為α、內(nèi)切圓半徑為rp,則滿足0.15< {ΔX·cos(α/2)}/rp< 0.35的關(guān)系。由此能夠校正主掃描方向成像面彎曲和fθ特性的非對(duì)稱性。
文檔編號(hào)G02B13/00GK1263274SQ9912641
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1999年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者吉川智延, 山本義春 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社