專利名稱：光掃描單元和利用該光掃描單元的電子照相成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及光掃描單元及利用該光掃描單元的電子照相成像裝置。

背景技術(shù)：
光掃描單元是用于將光源發(fā)射的光掃描到預(yù)定區(qū)域的單元，并且在各種器件(諸 如，電子照相成像裝置和掃描顯示器件)中使用。例如，在電子照相成像裝置中，如果經(jīng)由光掃描單元執(zhí)行的主掃描和因光感受器 的移動(dòng)而執(zhí)行的次掃描，光掃描單元將光束掃描到光感受器(諸如光敏鼓)上，則靜電潛像 形成在光感受器上。形成的靜電潛像通過(guò)利用諸如調(diào)色劑的顯影劑而顯影為顯影圖像，顯 影圖像被轉(zhuǎn)移到印刷介質(zhì)上。光掃描單元包括用于偏轉(zhuǎn)光源發(fā)射的光束并將光束掃描到光感受器上的光學(xué)偏 轉(zhuǎn)器和用于折射光源發(fā)射的光束并使光束成像的光學(xué)單元(透鏡)。光掃描單元的光學(xué)單 元的實(shí)例包括用于使光源發(fā)射的光束準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡、用于沿次掃描方向?qū)⒐馐劢沟焦?學(xué)偏轉(zhuǎn)器的反射表面上的圓柱透鏡以及用于使光學(xué)偏轉(zhuǎn)器掃描的光束成像在光感受器上 的掃描透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，提供一種掃描單元，包括光源，用于發(fā)射光束；光學(xué)偏轉(zhuǎn)器，用于 在主掃描方向上偏轉(zhuǎn)并掃描從光源發(fā)射的光束；第一光學(xué)單元，包括單個(gè)透鏡，設(shè)置在光源 與光學(xué)偏轉(zhuǎn)器之間，以及用于在主掃描方向上準(zhǔn)直從光源發(fā)射的光束并在次掃描方向上將 光束聚焦到光學(xué)偏轉(zhuǎn)器的反射表面上；以及第二光學(xué)單元，包括至少一個(gè)透鏡并用于使被 光學(xué)偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)并掃描的光束成像在掃描目標(biāo)表面上，其中，滿足I βπιΙ > |β8|，其中， βm表示在主掃描方向上光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大率，β S表示在次掃描方向上光掃 描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大率。根據(jù)另一方面，提供了一種電子照相成像裝置，包括光感受器；光掃描單元，用 于將光束掃描到光感受器的掃描目標(biāo)表面上，從而形成靜電潛像；以及顯影單元，將調(diào)色劑 提供到由光感受器形成的靜電潛像從而顯影靜電潛像。光掃描單元可以滿足0.05 < (β s/βπι)2 < 0. 5。第一光學(xué)單元可以包括變形透鏡。第一光學(xué)單元可以由塑料形成。衍射圖案可以形成在第一光學(xué)單元的至少一個(gè)表面上。第一光學(xué)單元的衍射圖案可以形成為鋸齒形或階梯形。第一光學(xué)單元的其上形成有衍射圖案的衍射表面可以具有圓形或橢圓形。
Ott第一光學(xué)單元的衍射圖案可以采用沖)= — {cxr2 + c2r" + c/ + C4/)表示，其中，
mA
φ表示在離開(kāi)衍射表面的中心r距離的區(qū)域中衍射圖案的相，m表示衍射級(jí)，λ表示從光源發(fā)射的光束的波長(zhǎng)，及Cl、c2、c3和c4表示多項(xiàng)式的系數(shù)。光掃描單元可還包括用于使光束成形的狹縫。本發(fā)明的附加方面和/或優(yōu)點(diǎn)將在以下的描述中部分地闡述，部分將通過(guò)這些描 述變得清楚或者可以通過(guò)實(shí)踐實(shí)施方式而習(xí)之。


通過(guò)參考附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特 性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中圖1為示出根據(jù)實(shí)施方式光掃描單元關(guān)于主掃描面的光學(xué)構(gòu)造的示意圖；圖2為示出圖1所示的光掃描單元關(guān)于次掃描面的光學(xué)構(gòu)造的示意圖；圖3為根據(jù)實(shí)施方式在圖1所示的光掃描單元中使用的第一光學(xué)單元的示意側(cè)視 圖；圖4A為根據(jù)另一實(shí)施方式在圖1所示的光掃描單元中所使用的第一光學(xué)單元的 示意側(cè)視圖；圖4B為示出圖4A所示的第一光學(xué)單元的衍射表面的示意圖；圖5為示出根據(jù)實(shí)施方式次掃描光束直徑關(guān)于光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大比 根據(jù)在第一光學(xué)單元的主/次掃描方向上的位置調(diào)整而發(fā)生的變化的曲線圖；以及圖6為根據(jù)實(shí)施方式利用光掃描單元的電子照相成像裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式此后，通過(guò)參考所附的附圖解釋本發(fā)明的實(shí)施方式，將詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而， 本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于這里闡述的實(shí)施方式；而是，提供這 些實(shí)施方式使得本公開(kāi)將充分和完整，且向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的構(gòu) 思。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件，且為了清晰且便于解釋夸大了每個(gè)元件的 尺寸。圖1為示出根據(jù)實(shí)施方式的光掃描單元關(guān)于主掃描面的光學(xué)構(gòu)造的示意圖。圖2 為示出圖1所示的光掃描單元關(guān)于次掃描面的光學(xué)構(gòu)造的示意圖。這里，主掃描面是其中 光束在主掃描方向上掃描的平面，次掃描面是垂直于主掃描面的平面。圖2中，為了便于解 釋，由光束偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光束被圖示為與光束未偏轉(zhuǎn)的行進(jìn)一樣。參考圖1和圖2，光掃描單元包括用于發(fā)射光束L的光源20、狹縫40、第一光學(xué)單 元50、光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60和第二光學(xué)單元70。光源20發(fā)射光束L。例如，發(fā)射激光束的半導(dǎo)體激光二極管可以用作光源20。狹縫40使光源20發(fā)射的光束L成形并可以具有開(kāi)口，該開(kāi)口具有例如圓形或橢 圓形。雖然在圖1和圖2中狹縫40設(shè)置在光源20與第一光學(xué)單元50之間，但是狹縫40 的位置不受此限制。例如，狹縫40可以設(shè)置在第一光學(xué)單元50與光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60之間。此 外，可以省略狹縫40。第一光學(xué)單元50設(shè)置在光源20與光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60之間，使光源20發(fā)射的光束L 在主掃描方向X上準(zhǔn)直，并且在次掃描方向y上將光束L聚焦到光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的反射表面 上。第一光學(xué)單元50可以包括單個(gè)變形透鏡。第一光學(xué)單元50執(zhí)行準(zhǔn)直透鏡和圓柱透鏡二者的功能，而在常規(guī)光掃描單元中包括獨(dú)立的準(zhǔn)直透鏡和圓柱透鏡。第一光學(xué)單元50可 以由塑料形成。這里，主掃描方向χ是光束L關(guān)于掃描目標(biāo)表面80掃描的方向，次掃描方 向y是關(guān)于掃描目標(biāo)表面80垂直于主掃描方向χ的方向并且與光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的旋轉(zhuǎn)軸相 同。圖3為根據(jù)實(shí)施方式在圖1示出的第一光學(xué)單元50的示意側(cè)視圖。參考圖3，第一光學(xué)單元50的入射表面50a和出射表面50b的至少之一可以形成 為關(guān)于主掃描方向和次掃描方向具有不同折射能力(refraction power)的曲面。圖4A為根據(jù)另一實(shí)施方式第一光學(xué)單元50’的示意側(cè)視圖。圖4B為圖4A中所 示的第一光學(xué)單元50’的衍射表面的示意圖。參考圖4A和圖4B，衍射圖案51形成在第一光學(xué)單元50’的入射表面50a’上。衍 射圖案51可以形成為鋸齒形或階梯形。衍射圖案51可以由表達(dá)式1的相多項(xiàng)式表示。表達(dá)式1φ{(diào)τ) = ^-{ολτ2 +c2rA +C^r6 +C^ri)
mA，其中，φ表示在形成有衍射圖案51的衍射區(qū)中衍射圖案51的相(phase)，即，在距 離衍射表面的中心距離r的區(qū)域中衍射圖案51的相，m表示衍射級(jí)(diffraction order), λ表示從圖1中示出的光源20發(fā)射的光束L的波長(zhǎng)，及ci、c2、C3和C4表示相多項(xiàng)式的系數(shù)。雖然衍射表面具有圖4B中的圓形，但是衍射表面的形狀不限于此。例如，衍射表 面可以具有橢圓形。同樣，雖然在圖4A和圖4B中衍射圖案51形成在第一光學(xué)單元50’的 入射表面50a’上，但是形成衍射圖案51的表面不限于此，且衍射圖案51可以形成在第一 光學(xué)單元50’的入射表面50a’和出射表面50b’的至少之一上。再參考圖1和圖2，光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60沿主掃描方向χ將光束L掃描到掃描目標(biāo)表 面80上。例如，具有多個(gè)反射表面的旋轉(zhuǎn)光學(xué)多面體可以用作光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60。從光源20 發(fā)射的光束L被偏轉(zhuǎn)并在光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的反射表面上朝向掃描目標(biāo)表面80反射，并且隨 著光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60旋轉(zhuǎn)而沿主掃描方向X掃描。作為光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的另一實(shí)例，鏡掃描器 (mirror scanner)可以由微機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。第二光學(xué)單元70是使得被光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60掃描的光束L在掃描目標(biāo)表面80上成 像的光學(xué)系統(tǒng)，并且設(shè)置在光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60與掃描目標(biāo)表面80之間。第二光學(xué)單元70可以 由塑料形成。第二光學(xué)單元70可以具有非球面表面，該非球面表面以下面的方式改變被光 學(xué)偏轉(zhuǎn)器60掃描的光束L，該光束L關(guān)于主掃描方向χ以恒定速度被掃描到掃描目標(biāo)表面 80上。同樣，第二光學(xué)單元70允許光束L關(guān)于次掃描方向y聚焦在光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的反射 表面和掃描目標(biāo)表面80上。同樣地，第二光學(xué)單元70可以通過(guò)在光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的反射表 面與掃描目標(biāo)表面80之間建立共軛關(guān)系來(lái)彌補(bǔ)光學(xué)偏轉(zhuǎn)器60的旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)。雖然在圖 1和圖2中第二光學(xué)單元70包括單個(gè)透鏡，但也可以包括兩個(gè)或多個(gè)透鏡。在第二光學(xué)單 元70與掃描目標(biāo)表面80之間可以進(jìn)一步包括用于適當(dāng)改變光學(xué)路徑的反射鏡(未示出)。此時(shí)，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的光掃描單元與包括單獨(dú)的準(zhǔn)直透鏡和圓柱透鏡的常規(guī) 光掃描單元的區(qū)別在于，第一光學(xué)單元50包括單個(gè)透鏡。在常規(guī)光掃描單元中，通過(guò)分開(kāi)調(diào)整準(zhǔn)直透鏡和圓柱透鏡關(guān)于光軸的位置而獨(dú)立調(diào)整在主掃描方向X上的成像位置和在 次掃描方向y上的成像位置。另一方面，在根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的光掃描單元中，第一光學(xué)單 元50通過(guò)利用單個(gè)透鏡來(lái)執(zhí)行準(zhǔn)直透鏡和圓柱透鏡二者的功能，在主掃描方向χ上的成像 位置和在次掃描方向y上的成像位置不可以容易地獨(dú)立調(diào)整。因此，在當(dāng)前實(shí)施方式中，光 掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大率設(shè)計(jì)為符合表達(dá)式2。表達(dá)式2I β m I > I β s其中，β m表示在主掃描方向χ上光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大率，i3s表示在次 掃描方向y上光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大率。此外，第一光學(xué)單元50和第二光學(xué)單元70可以設(shè)計(jì)為使得光掃描單元的光學(xué)系 統(tǒng)的放大率滿足表達(dá)式3。表達(dá)式30. 05 < (β s/βπι)2 < 0. 5如果光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)滿足表達(dá)式2并進(jìn)一步滿足表達(dá)式3，則與常規(guī)光掃 描單元相比，在主掃描方向X上的放大率與在次掃描方向y上的放大率之間的放大比相對(duì) 小，由此可減小在次掃描方向y上的容差敏感度。這樣，可以確保光掃描單元的光學(xué)和機(jī)械 特性。例如，即使當(dāng)?shù)谝还鈱W(xué)單元50僅參考光束L在主掃描方向χ上的光斑來(lái)定位時(shí)，第 一光學(xué)單元50也可以設(shè)置在光掃描單元的容差范圍內(nèi)。同樣，當(dāng)?shù)谝还鈱W(xué)單元50參考光 束L在主掃描方向χ上的光斑來(lái)定位時(shí)，第一光學(xué)單元50可以通過(guò)利用例如接合劑充分固 定在光掃描單元的框架(未示出)上，因此附加調(diào)整元件不是必須的。在此情況下，可以通 過(guò)在豎直方向、水平方向或光束行進(jìn)方向上移動(dòng)第一光學(xué)單元50以及額外地沿著光束行 進(jìn)方向圍繞軸旋轉(zhuǎn)來(lái)定位第一光學(xué)元件50。此外，可以通過(guò)在豎直方向、水平方向或光束行 進(jìn)方向上移動(dòng)光源20來(lái)更精確地調(diào)整光束L的光斑。光源20還可以參考光束L在主掃描 方向χ上的光斑來(lái)定位而不需要額外的調(diào)節(jié)元件，于是通過(guò)利用例如接合劑可以固定到光 掃描單元的框架上?，F(xiàn)將描述對(duì)于光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)條件的實(shí)例。< 實(shí)例 1>表1示出圖1和圖2所示的光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)構(gòu)造的設(shè)計(jì)條件。表1
權(quán)利要求
1.一種光掃描單元，包括 光源，用于發(fā)射光束；光學(xué)偏轉(zhuǎn)器，用于在主掃描方向上偏轉(zhuǎn)并掃描從所述光源發(fā)射的所述光束； 第一光學(xué)單元，包括單個(gè)透鏡，設(shè)置在所述光源與所述光學(xué)偏轉(zhuǎn)器之間，并用于在所述 主掃描方向上準(zhǔn)直從所述光源發(fā)射的所述光束并在次掃描方向上將所述光束聚焦到所述 光學(xué)偏轉(zhuǎn)器的反射表面上；以及第二光學(xué)單元，包括至少一個(gè)透鏡并使得被所述光學(xué)偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)并掃描的光束成像在 掃描目標(biāo)表面上，其中，滿足下面的表達(dá)式 M >其中，β m表示在所述主掃描方向上所述光掃描單元的光學(xué)系統(tǒng)的放大率，i3s表示在 所述次掃描方向上所述光掃描單元的所述光學(xué)系統(tǒng)的放大率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描單元，其中滿足下面的表達(dá)式 0. 05 < (β s/βπι)2 < 0. 5
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描單元，其中所述第一光學(xué)單元包括變形透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光掃描單元，其中所述第一光學(xué)單元由塑料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光掃描單元，其中衍射圖案形成在所述第一光 學(xué)單元的至少一個(gè)表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光掃描單元，其中所述第一光學(xué)單元的所述衍射圖案形成為 鋸齒形或階梯形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光掃描單元，其中所述第一光學(xué)單元的其上形成有所述衍射 圖案的衍射表面具有圓形或橢圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光掃描單元，其中所述第一光學(xué)單元的所述衍射圖案采用下 面的相多項(xiàng)式表示“\ 2 TT . 2468、φ{(diào)ν) =-(C1 r +c2r +c, +c4r )mX其中，φ表示在距離所述衍射表面的中心距離r處的區(qū)域中所述衍射圖案的相，m表示 衍射級(jí)，λ表示從所述光源發(fā)射的所述光束的波長(zhǎng)，&Cl、C2、C3和C4表示所述相多項(xiàng)式的 系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光掃描單元，還包括用于使所述光束成形的狹縫。
10.一種電子照相成像裝置，包括 光感受器；權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的光掃描單元，用于將光束掃描到所述光感受 器的掃描目標(biāo)表面上，從而形成靜電潛像；以及顯影單元，將調(diào)色劑提供到由所述光感受器形成的所述靜電潛像從而顯影所述靜電潛像。
全文摘要
本發(fā)明涉及光掃描單元和利用該光掃描單元的電子照相成像裝置。光掃描單元通過(guò)形成設(shè)置在光源和光學(xué)偏轉(zhuǎn)器之間的光學(xué)單元而采用減小數(shù)量的光學(xué)部件，該光學(xué)單元僅采用單個(gè)透鏡，并且通過(guò)提供適當(dāng)?shù)闹?次掃描放大比來(lái)確保光學(xué)和機(jī)械性能。
文檔編號(hào)G03G15/00GK102033313SQ20101050160
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月7日
發(fā)明者具鐘旭 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社