專利名稱：光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在激光束打印機(jī)等圖像形成裝置的圖像寫入曝光用的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，尤其是涉及在旋轉(zhuǎn)多面鏡等的偏轉(zhuǎn)反射面上順序地2次入射光束的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
曾在特開昭51-6563號(hào)上提出在面向以旋轉(zhuǎn)為中心，旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的偏轉(zhuǎn)反射面上，配置2枚固定平面鏡，在偏轉(zhuǎn)反射面上反射的偏轉(zhuǎn)光束在2枚固定平面鏡順序地反射，再通過入射到其偏轉(zhuǎn)反射面進(jìn)行光偏轉(zhuǎn)，通過使偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸歪斜或使每個(gè)偏轉(zhuǎn)反射面本身的面歪斜來補(bǔ)償偏轉(zhuǎn)光束的射出方向的變化。
此外，在特開昭61-7818號(hào)(美國專利第4,796,965號(hào))提出補(bǔ)償掃描線畸變的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，即在向面以旋轉(zhuǎn)軸為中心，旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的偏轉(zhuǎn)反射面，配置2枚固定平面鏡，決定該2枚固定平面鏡的棱線位于對(duì)偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸的正交的平面內(nèi)，從偏轉(zhuǎn)反射面和2枚固定平面鏡之間向偏轉(zhuǎn)反射面入射光束，使反射的偏轉(zhuǎn)光束順序地在其2枚固定平面鏡反射，再入射到其偏轉(zhuǎn)反射面反射，通過偏轉(zhuǎn)反射面和2枚固定平面鏡之間或2枚固定平面鏡之間的間隙，射出該反射的偏轉(zhuǎn)光束。
然而，在特開昭51-6563號(hào)的專利內(nèi)，為了回避2枚固定平面鏡和入射光束和射出光射干涉，存在所謂光偏轉(zhuǎn)角度變小的問題。
在特開昭61-7818號(hào)專利，在偏轉(zhuǎn)反射面由旋轉(zhuǎn)多面鏡構(gòu)成的情況下等，未考慮由于偏轉(zhuǎn)反射面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸偏心等引起的各偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸的出入，引起掃描線間距的改變等問題。
此外，也未考慮偏轉(zhuǎn)光束在掃描線周圍轉(zhuǎn)動(dòng)等問題。
在特開昭61-7818號(hào)的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，由于在入射該光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的光束和反射的偏轉(zhuǎn)光束之間夾入1枚固定平面鏡，所以實(shí)際上必須用寬度極狹的高精度平面鏡，也存在因加工困難且成本高的問題。
發(fā)明目的本發(fā)明是鑒于傳統(tǒng)技術(shù)的這一類問題而提出的，其目的是提供光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，它是完全補(bǔ)償起因于偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸歪斜或每個(gè)偏轉(zhuǎn)反射面本身的面歪斜產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)光束的射出方向改變的光學(xué)系統(tǒng)，能采用寬偏轉(zhuǎn)角，不必要用寬度狹的平面鏡，即使存在偏轉(zhuǎn)反射面出入時(shí)也不會(huì)引起掃描線間距改變，此外，也沒有偏轉(zhuǎn)光束的轉(zhuǎn)動(dòng)。
發(fā)明概述為了實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)軸平行，以其旋轉(zhuǎn)軸為中心，在面向旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的偏轉(zhuǎn)反射面配置2枚固定平面鏡，入射前述偏轉(zhuǎn)反射面，反射的光束在前述2枚固定平面鏡上順序反射，該反射的光束再入射到前述偏轉(zhuǎn)反射面上反射的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，其特征為，其構(gòu)成是這樣的，與包含前述偏轉(zhuǎn)反射面上最初入射的光束的前述旋轉(zhuǎn)軸平行的面作為入射平面時(shí)，前述2枚固定平面鏡配置在對(duì)前述入射平面相互垂直的間隙內(nèi)，以便使最初入射前述偏轉(zhuǎn)反射面的入射光束通過前述2枚固定平面鏡之間的間隙入射，在前述偏轉(zhuǎn)反射面上第2次反射的偏轉(zhuǎn)光束通過前述2枚固定平面鏡之間的間隙射出。
這種情況下，如果令在入射平面內(nèi)包含偏轉(zhuǎn)光束的位置上的偏轉(zhuǎn)反射面上最初入射的光束對(duì)偏轉(zhuǎn)反射面的入射角為θ1，在偏轉(zhuǎn)反射面上第2次反射的偏轉(zhuǎn)光束的射出角為θ2，則希望其構(gòu)成滿足關(guān)系0.92≤(θ2/θ1)≤1.25...(16)如果令因偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸的出入引起的、在包含旋轉(zhuǎn)軸的斷面內(nèi)的射出光束的偏移量為Y，令被掃描面之間的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的其偏移量Y對(duì)應(yīng)的被掃描面上的掃描點(diǎn)對(duì)偏轉(zhuǎn)反射面的第2次的反射點(diǎn)的偏移量為Y′，令β′＝Y(jié)′/Y，在取被掃描面上的掃描線間距為LP時(shí)，單位取mm，則希望其構(gòu)成滿足關(guān)系0.1·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜≤0.25·LP...(21)在這種情況下，進(jìn)一步單位取mm，則希望其構(gòu)成滿足關(guān)系0.1·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜≤0.125·LP...(22)此外，更希望構(gòu)成滿足θ1∶θ2＝1∶1的關(guān)系。
本發(fā)明的這些光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)用于例如圖像形成裝置的圖像寫入曝光。
因?yàn)樵诒景l(fā)明，在完全補(bǔ)償由偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸歪斜或每個(gè)偏轉(zhuǎn)反射面本身的面歪斜引起的偏轉(zhuǎn)光束的射出方向改變的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，能采取寬的偏轉(zhuǎn)角，此外能以比較寬的平面鏡作為固定平面鏡用，由于是高精度平面鏡，可以用加工容易、便宜的。即使在偏轉(zhuǎn)反射面上有出入。也不會(huì)引起掃描線間距變化，此外獲得射出光束沒有扭曲的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)成為可能。
本發(fā)明其它的目的和優(yōu)點(diǎn)部分地是顯而易見的，部分地將從說明書中一目了然。
因此本發(fā)明包含結(jié)構(gòu)特征，元件的組合和部件的安排，這些將在下文顯示結(jié)構(gòu)中舉例說明，而本發(fā)明的范圍將在權(quán)利要求書中指出。
附圖的簡單說明

圖1是表示包含本發(fā)明光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的光掃描裝置全體構(gòu)成的透視圖。
圖2是表示圖1光掃描裝置主要部件的本發(fā)明光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。
圖3是用于說明對(duì)入射光束的偏轉(zhuǎn)反射面的入射角θ1和射出光束的射出角θ2定義的圖。
圖4是使光束在入射平面上投影的圖。
圖5是使光束在與偏轉(zhuǎn)反射面旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面上投影的圖。
圖6是表示光束a0和a1的偏轉(zhuǎn)反射面向正面時(shí)和僅僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度關(guān)系的圖。
圖7是表示光束a3和a4的偏轉(zhuǎn)反射面僅僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)角度關(guān)系圖。
圖8是用于考慮在偏轉(zhuǎn)反射面上進(jìn)行第1次反射的光束a1的方向向量分量的圖。
圖9是用于考慮第2次入射偏轉(zhuǎn)反射面的光束a3的方向向量分量的圖。
圖10是用于說明表示入射束和射出束轉(zhuǎn)動(dòng)的座標(biāo)的圖。
圖11是用于說明在偏轉(zhuǎn)反射面上入射光束a0入射，1次的反射，偏轉(zhuǎn)的光束a1上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的角 的圖。
圖12是用于說明進(jìn)行第1次反射、在偏轉(zhuǎn)的光束a1內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)角 的圖。
圖13是用于說明假定在第2次反射后的光束a4未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的第2次入射光束a3的轉(zhuǎn)動(dòng)角 的圖。
圖14是用于說明假定在第2次反射后的光束a4未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的第2次入射光束a3的轉(zhuǎn)動(dòng)角 的圖。
圖15是表示包含掃描線彎曲的情況下的偏轉(zhuǎn)角4ω時(shí)的射出光束a4的「1′」和其中心光線的面S′和掃描平面S關(guān)系的圖。
圖16是用于表示在沿著射出光束a4上有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的主掃描方向的兩端近旁和中心上的轉(zhuǎn)動(dòng)形狀的圖。
圖17是表示消除射出光束a4的轉(zhuǎn)角 變?yōu)榱愕臈l件的圖。
圖18是表示1次反射產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)構(gòu)成時(shí)的轉(zhuǎn)角小于1/10條件的圖。
圖19是用于說明由掃描產(chǎn)生光束轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的影響的圖。
圖20是用于說明由掃描產(chǎn)生光束轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的影響的圖。
圖21是用于說明由掃描產(chǎn)生光束轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的影響的圖。
圖22是表示偏轉(zhuǎn)反射面的每個(gè)面出入影響的圖。
圖23是用于說明掃描光學(xué)系統(tǒng)定義的圖。
圖24是用于說明掃描光學(xué)系統(tǒng)的次掃描方向的擴(kuò)張定義橫向放大率的β′圖。
發(fā)明詳述以下根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的原理和實(shí)例。
圖1是表示包含本發(fā)明光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的光掃描裝置全體構(gòu)成的透視圖，圖2是表示其主要部分的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。
根據(jù)該構(gòu)成，光偏轉(zhuǎn)部由在多面柱的側(cè)面上有多個(gè)(圖的情況為6面)的偏轉(zhuǎn)反射面11的多面反射鏡10構(gòu)成，成為偏轉(zhuǎn)反射面11圍繞多面反射鏡的軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。而且，面向與光偏轉(zhuǎn)有關(guān)的偏轉(zhuǎn)反射面11，2枚固定平面鏡13、14相互呈角度，其間打開間隙15，配置。
從光源21來的光通過透鏡22變換為平行光束a0(在進(jìn)行面歪斜補(bǔ)償情況下，在與旋轉(zhuǎn)軸12正交的方向形成平行光，變換為與旋轉(zhuǎn)軸12平行的方向，以便在偏轉(zhuǎn)反射面11近旁聚光)，該光束a0通過固定平面鏡13和14的間隙15，沿著旋轉(zhuǎn)軸12的圖的情況，從斜下方入射到偏轉(zhuǎn)反射面11。在該偏轉(zhuǎn)反射面11上第1次反射的光束a1向斜上方進(jìn)入，入射到一方的固定平面鏡13，在那里反射的光束a2向下方進(jìn)入。下一次入射到另一方的固定平面鏡14，在那里反射的光束a3再次入射偏轉(zhuǎn)反射面11，在該偏轉(zhuǎn)反射面11上第2次反射的光束a4通過固定平面鏡13和14的間隙15，向斜上方進(jìn)入，經(jīng)掃描光學(xué)系統(tǒng)23，變換為聚束光，入射到被掃描面24，聚束。因?yàn)槠D(zhuǎn)反射面11圍繞旋轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)，所以該聚束光束以偏轉(zhuǎn)反射面11的轉(zhuǎn)速約4倍的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在被掃描面24上描出掃描線b。因?yàn)榘殡S多棱鏡10的旋轉(zhuǎn)，與入射光束a0的入射位置鄰接的偏轉(zhuǎn)反射面11順次進(jìn)出，所以伴隨多棱鏡10的旋轉(zhuǎn)，在被掃描面24上的相同位置上掃描線b從一端向另一端順序掃描。該方向的掃描形成主掃描。通過向被掃描面24上的被掃描體與掃描線b正交方向以一定速度次掃描，在被掃描體上，掃描線b應(yīng)以一定間距進(jìn)行并列光柵掃描。
這里，如果對(duì)包含入射光束a0的中心光線，與旋轉(zhuǎn)軸12平行的平面定義為入射平面，則2枚固定平面鏡13、14對(duì)入射平面垂直配置。
以下，在這樣的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，通過在射出光束a4內(nèi)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的條件和在入射光束a0的入射位置上順序交替的偏轉(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)軸12的出入，討論射出光束a4的次掃描方向的位置不變動(dòng)的條件。以后再說明在射出光束有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的問題所在。
首先，如圖1、圖2所示，討論關(guān)于射出光束a4的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的射出角度差。
如圖3所示，在偏轉(zhuǎn)反射面11與入射平面垂直，面向正面時(shí)，光束a0-a4全部處于紙面的入射平面內(nèi)，對(duì)這時(shí)的入射光束a0的偏轉(zhuǎn)反射面11的入射角取θ1，射出光束a4的射出角取θ2。
圖4是把光束a0-a4投影在入射平面上的圖，實(shí)線是偏轉(zhuǎn)反射面11面向正面，光束a0-a4處于入射平面內(nèi)時(shí)，虛線是比偏轉(zhuǎn)反射面11面向正面時(shí)僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)的光束a0-a4投影在入射平面上的圖。圖5是比偏轉(zhuǎn)反射面11面向正面時(shí)僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)的光束a0-a4投影在與偏轉(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)軸12垂直的平面上的圖。
圖6是表示光束a0和a1的偏轉(zhuǎn)反射面11面向正面時(shí)(a)和僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)(b)的角度關(guān)系的圖，圖7是表示光束a3和a4的偏轉(zhuǎn)反射面11僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)角度關(guān)系的圖。在這里，φ1是如圖4所示，在光束投射在入射平面時(shí)的、和偏轉(zhuǎn)反射面11面向面正面時(shí)旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)的射出角之差，φ2是如圖4所示，在光束a4投射到入射平面時(shí)的、和偏轉(zhuǎn)反射面11面向正面時(shí)和僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)的射出角之差。2ω′是，如圖5所示，偏轉(zhuǎn)反射面11僅以旋轉(zhuǎn)角ω旋轉(zhuǎn)時(shí)的、投射在與偏轉(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)軸12垂直的平面上的光束a3對(duì)入射平面的角度。
首先，著眼于第1次偏轉(zhuǎn)。如從圖6所看到的那樣，φ1如下所示。
L·tan(θ1+φ1)＝L·tanθ1/cos2ω...(1)∴φ1＝tan-1(tanθ1/cos2ω)-θ1...(2)其次考慮向偏轉(zhuǎn)反射面11第2次入射的光束a3的狀態(tài)。
如圖8所示，考慮坐標(biāo)系，令入射平面為S-U面，令與偏轉(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)軸12垂直的面為T-U面，如果今在偏轉(zhuǎn)反射面11上第1次反射的光束a1的方向向量(單位向量)在各坐標(biāo)方向的分量為(s，t，u)，則 則該光束a1的方向向量在S-U面投影的大小d如下表示。 因?yàn)槠D(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)角為ω，所以u(píng)·tan2ω＝t...(5)u·tan(θ1+φ1)＝S...(6)從式(3)、式(5)、式(6)，成為u2＝1/{tan2(θ1+φ1)+tan22ω+1}...(7)從式(4)、式(6)、式(7)成為d2＝u2·{tan2(θ1+φ1)+1}＝{tan2(θ1+φ1)+1}/{tan2(θ1+φ1)+tan22ω+1}...(8)在圖9取與與圖8的情況同樣的坐標(biāo)系，如果第2次入射到偏轉(zhuǎn)反射面11的光束a3的方向分量(單位向量)在各坐標(biāo)方向的分量為(s′，t′，u′)，則 因?yàn)閺牡?次偏轉(zhuǎn)到第2次偏轉(zhuǎn)之間，在與S-U面(入射平面)垂直的固定平面鏡13和14上折返，所以(s′，t′，u′)在S-U面上投影時(shí)的大小(光束a3的方向向量在S-U面投影時(shí)的大小)d′為d′＝d。從而，
此外，有u′·tan2ω′＝t′...(11)u′·tan(θ2-φ1)s′...(12)從式(9)、式(10)有t′2＝1-d2...(13)從式(9)、式(12)、式(13)有u′2·{tan2(θ2-φ1)+1}+(1-d2)＝1...(14)∴u′2＝d2/{tan2(θ2-φ1)+1)...(15)從式(11)、式(12)有 式(16)中的d2用式(8)表示。
其次，考慮從光束a3向光束a4的第2次偏轉(zhuǎn)。著眼于圖7的A-A斷面和B-B斷面(與入射平面平行的斷面)，tanγ＝tan(θ2-φ1)·cos2ω′...(17)此外，C-C斷面的r′為γ′＝r，有tanr′＝tanγ＝tan(θ2-φ1)·cos2ω′...(18)如果把C-C斷面投影到入射平面上，則有tan(θ2+φ2)＝tanγ′/cos(2ω+2ω′)＝cos2ω′·tan(θ2-φ1)/cos(2ω+2ω′)...(19)如果該式(19)對(duì)φ2展開，則有φ2＝tan-1{cos2ω′·tan(θ2-φ1)/cos(2ω+2ω′)}-θ2...(20)上述式(2)的φ1和式(20)的φ2與以下討論的光束a4的轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)系。
其次，討論射出光束a4的轉(zhuǎn)動(dòng)。考慮對(duì)偏轉(zhuǎn)反射面11平行光入射，如圖10所示，把坐標(biāo)設(shè)定在入射束a0(a3)上，著眼于該坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)。圖中，[1]是與設(shè)定在入射光束a0(a3)上的入射平面垂直的坐標(biāo)軸，[2]是與中心光線和[1]垂直的坐標(biāo)軸。把掃描平面定義為與包含由偏轉(zhuǎn)反射面11在入射平面內(nèi)反射的光線的入射平面垂直的面。
入射光束a0(a3)在偏轉(zhuǎn)反射面11反射時(shí)的坐標(biāo)「1」、「2」變換的坐標(biāo)分別取作「1」「2」。而且，把射出光束a1(a4)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)定義為在上述掃描平面上「1」平行的狀態(tài)。
把因偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的光束a1(a4)的轉(zhuǎn)角定義為包含偏轉(zhuǎn)后的「1」和中心光線的面與掃描平面之間構(gòu)成的角度。
通過入射光束a0的「1」在偏轉(zhuǎn)反射面11上進(jìn)行2次反射、偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的射出光束a4的轉(zhuǎn)角如下表示。
圖11，圖12是用于說明在偏轉(zhuǎn)反射面11上入射入射光束a0，進(jìn)行1次反射、偏轉(zhuǎn)的光束a1內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角 的圖，圖11(a)是投影到與旋轉(zhuǎn)軸12垂直的平面上投影的圖，圖11(b)是向入射平面投影的圖，圖12(a)是圖11(b)的反射點(diǎn)近旁的放大圖，圖12(c)是從光束a1行進(jìn)一側(cè)看光束a1正面的圖。
從圖11、圖12，用圖中的符號(hào)，有L1＝D/cosω3...(21)L2＝D·sin(2·θ1+φ1)·sinω/(cosθ1·cosω)...(22)從而，由圖1所示2度入射光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的第1次反射產(chǎn)生的光束a1的旋轉(zhuǎn)角 為 如果參照用于說明第2次入射光束a3的轉(zhuǎn)角 的圖13、圖14，則假設(shè)第2次反射后的光束a4沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的情況如下所知，其中，圖13(a)是投影到與旋轉(zhuǎn)軸12垂直的平面的圖，圖13(b)是向入射平面投影的圖，圖14(a)是圖13(b)的反射點(diǎn)近旁的放大圖，圖14(c)是從光束a3行進(jìn)方向后側(cè)看光束a3的背面的圖。
L1′＝D/cos(ω+2ω′)...(24)L2′＝D·sin(2·θ2+φ2-φ1)·sinω/{cos(θ2+φ2)·cos(ω+2ω′)}...(25) (26)其次，討論掃描線彎曲對(duì)光束a4轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。在圖15示出掃描線b(圖1)有彎曲情況下的，偏轉(zhuǎn)角2ω+2ω′時(shí)的包含射出光束a4的「1’」和其中心光線的面S′和掃描平面S′關(guān)系的圖。圖15(a)是投影到掃描平面S上的圖，圖15(b)是從下看圖15(a)的側(cè)面圖，圖15(c)是從光束a4行進(jìn)一側(cè)看光束a4正面的圖。如果參照該圖15，則由掃描線彎曲的影響引起光束a4的轉(zhuǎn)角 如下所示。 如圖2所示，因?yàn)榻?jīng)第2次反射光束a1的坐標(biāo)呈鏡像，所以前述轉(zhuǎn)角的符號(hào)反轉(zhuǎn)，因?yàn)閳D15(c)的轉(zhuǎn)角 是逆時(shí)計(jì)旋轉(zhuǎn)，所以2次反射后的轉(zhuǎn)角 為 從式(2)、式(20)、式(23)、式(26)、式(28)、式(29)求 圖16是在射出光束a4內(nèi)，上述的轉(zhuǎn)角 不為零時(shí)的從沿主掃描方向在兩端近旁和中心處射出光束a4的行進(jìn)方向看正面的圖，射出光束a4的轉(zhuǎn)動(dòng)形狀成為與次掃描斷面(與旋轉(zhuǎn)軸12平行的斷面)對(duì)稱的形狀。
圖17是表示射出光束a4的轉(zhuǎn)角 取消為零的條件的圖，圖18是表示在由1次反射產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)構(gòu)成情況下，作為與圖1的情況相同的射出角度，得到相同偏轉(zhuǎn)角時(shí)的轉(zhuǎn)角小于1/10的條件的圖。圖中介于0的曲線和Δ的曲線的范圍是被很好的補(bǔ)償?shù)姆秶?br> 從圖17和圖18的關(guān)系，射出光束a4的轉(zhuǎn)角良好補(bǔ)償?shù)氖菨M足下述關(guān)系，0.92≤(θ2/θ1)≤1.25...(30)的情況尤其是θ1∶θ2＝1∶1時(shí)，射出光束a4的轉(zhuǎn)動(dòng)大體為零。
在這里，說明在光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)射出光束a4內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在的問題。激光掃描裝置，通常編入面歪斜補(bǔ)償系統(tǒng)。即，構(gòu)成掃描光學(xué)系統(tǒng)23，以便偏轉(zhuǎn)反射面11和被掃描面24就次掃描方向形成共軛關(guān)系。對(duì)主掃描方向，為了獲得在被掃描面24的束斑合適的掃描，在偏轉(zhuǎn)反射面11，對(duì)主掃描方向使大體平行的光線反射偏轉(zhuǎn)。
這樣，主掃描方向和次掃描方向的光束a4的聚束(或發(fā)散)角不同的、激光掃描裝置的偏轉(zhuǎn)反射面11以后的光學(xué)系統(tǒng)形成艾奈莫爾弗光學(xué)系統(tǒng)，在圓筒面或特立克面等的次掃描方向上掃描光學(xué)系統(tǒng)23的一部分采用功率強(qiáng)的棱鏡面，進(jìn)行費(fèi)事的補(bǔ)償。
在這樣的光學(xué)系統(tǒng)，為了表示因掃描引起光束a4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的影響，考慮圖19-圖21一類的模型。如圖19所示，通過與X方向平行，對(duì)Y方向聚束的光束a4，如圖20所示，配置合適的圓筒透鏡SL，可以成像，以便在X方向、Y方向共同地在被掃描面24上形成大體的成像。該圓筒面相當(dāng)于用于進(jìn)行上述面歪斜補(bǔ)償?shù)膱A筒面。如果轉(zhuǎn)動(dòng)該圓筒透鏡SL，則如圖21所示，在被掃描面24上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的像散。在未轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒透鏡SL上入射轉(zhuǎn)動(dòng)的光束a4時(shí)也會(huì)同樣地產(chǎn)生。
然而，在圖1所示，至少滿足式(30)，或者希望其構(gòu)成，以便形成θ1∶θ2＝1∶1，使偏轉(zhuǎn)射出光束a4的轉(zhuǎn)動(dòng)盡可能小。
其次，討論偏轉(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)軸12有出入時(shí)的條件。在圖22上是表示每個(gè)偏轉(zhuǎn)反射面11的出入影響的圖。在偏轉(zhuǎn)反射面11上用實(shí)線和虛線所示的距離ε有出入時(shí)，由第1次反射產(chǎn)生的光線偏移量Δ1以及由第2次反射產(chǎn)生的偏移量Δ2為Δ1＝2·ε·sinθ1...(31)Δ2＝2·ε·sinθ2...(32)由該第2次反射產(chǎn)生的射出光束a4的偏移量Δ3為Δ3＝Δ1-Δ2...(33)每個(gè)偏轉(zhuǎn)反射面11的反射面的第2次反射點(diǎn)的位置偏移Δ3經(jīng)偏轉(zhuǎn)反射面11和被掃描面24之間的掃描光學(xué)系統(tǒng)23，形成在被掃描面24的掃描線b的變位。然而，令掃描光學(xué)系統(tǒng)23的次掃描方向的擴(kuò)展定義橫向放大率為β′，令被掃描面24上的掃描線b的變位為Δ，則Δ＝β′·Δ3＝2·ε·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜...(34)在這里，掃描光學(xué)系統(tǒng)23，如圖23所示，意味著從偏轉(zhuǎn)反射面11的第2次反射點(diǎn)到被掃描面24之間的光學(xué)系統(tǒng)，掃描光學(xué)系統(tǒng)23的次掃描方向的擴(kuò)展定義橫向放大率β′，如圖24的次掃描方向的光路展開圖所示，由于偏轉(zhuǎn)反射面11的出入引起的次掃描方向的射出光束a4的偏移量Y和與此對(duì)應(yīng)的在被掃描面24上的次掃描方向的掃描點(diǎn)的偏移量Y′之比是用β′＝Y(jié)′/Y定義的量。
偏轉(zhuǎn)反射面11的出入ε在一般的多棱鏡(旋轉(zhuǎn)多面鏡)10上估計(jì)為0.05mm量級(jí)。掃描線變位Δ在濃度的中間灰度等級(jí)不重要的單色電子照像裝置上掃描線變位Δ有必要取小于掃描線間隔1/4量級(jí)，在濃度的中間灰度等級(jí)重要的彩色電子照像裝置上有必要取小于掃描線間隔的1/8量級(jí)。如果考慮這些，令掃描線間距為LP，則(34)式有如下表示(單位mm)。有必要選擇對(duì)偏轉(zhuǎn)反射面11的入射角θ1，射出光束a4的射出角，以便對(duì)單色電子照像裝置，有
0.1·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜≤0.25·LP...(35)對(duì)彩色電子照像機(jī)裝置，有0.1·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜≤0.125·LP...(36)從式(34)所表示的那樣，如果取θ1＝θ2，則由偏轉(zhuǎn)反射面11的旋轉(zhuǎn)軸12的出入引起的掃描線變位能完全被消除，從這點(diǎn)可形成理想的配置。
這樣，在本發(fā)明，與旋轉(zhuǎn)軸12平行，以其旋轉(zhuǎn)軸12為中心，面向旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的偏轉(zhuǎn)反射面11配置2枚固定平面鏡13、14，入射偏轉(zhuǎn)反射面11，反射的光束a1在2枚固定平面鏡13、14順序反射，在該反射光束a3再入射偏轉(zhuǎn)反射面11，反射的光學(xué)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其構(gòu)成是這樣的，令與包含最初入射偏轉(zhuǎn)反射面11的光束a0的旋轉(zhuǎn)軸12平行的面為入射平面時(shí)，2枚固定的平面鏡13、14對(duì)入射平面垂直，相互有間隙地配置，最初入射偏轉(zhuǎn)反射面11的光束a0通過固定平面鏡13、14之間的間隙15，入射，在偏轉(zhuǎn)反射面11上第2次反射的偏轉(zhuǎn)光束a4通過其間隙15射出，由于2枚固定平面鏡13、14并非都夾持在入射光a0和射出光a4之間，所以可以用寬度比較寬的，高精度的平面鏡，可以用加工容易和低價(jià)的。
通過配置偏轉(zhuǎn)反射面11面向正面時(shí)的入射光束a0的入射角θ1和射出光束a4的射出角θ2大體相等，即使偏轉(zhuǎn)反射面11有出入，也不會(huì)引起掃描線的間距變化。有可能獲得沒有射出光束a4轉(zhuǎn)動(dòng)的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)以上說明，說明了作為偏轉(zhuǎn)反射面11使用多棱鏡(旋轉(zhuǎn)多面鏡)10的情形，然而，即使在振動(dòng)電鏡的情況下也可以達(dá)到同樣的效果。
以上根據(jù)其原理和實(shí)例可以說明本發(fā)明的光學(xué)偏轉(zhuǎn)學(xué)系統(tǒng)，而本發(fā)明并不限于這些，各種變形是可能的。
如以上說明所表示的那樣，根據(jù)本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，在可以完全補(bǔ)償偏轉(zhuǎn)反射面的旋轉(zhuǎn)軸歪斜或每個(gè)偏轉(zhuǎn)反射面本身的面歪斜引起的偏轉(zhuǎn)光束射出方向的變化的光學(xué)系統(tǒng)，可以采取寬的偏轉(zhuǎn)角。此外，因?yàn)榭梢杂脤挾缺容^寬的平面鏡作固定平面鏡，所以為高精度平面鏡，可以用加工容易、低價(jià)的，即使偏轉(zhuǎn)反射面有出入也不引起掃描線間距的變化，得到射出光束穩(wěn)定的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)是可能的。
權(quán)利要求
1.一種光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸平行，以其旋轉(zhuǎn)軸為中心，面向旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的偏轉(zhuǎn)反射面配置2枚固定平面鏡，入射前述偏轉(zhuǎn)反射面，反射的光束在前述2枚固定平面鏡上順序反射，其反射的光束再入射前述偏轉(zhuǎn)反射面反射的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，其構(gòu)成的特征為，在對(duì)與包含最初入射前述偏轉(zhuǎn)反射面的光束的前述旋轉(zhuǎn)軸平行的面取作入射平面時(shí)，前述2枚固定平面鏡對(duì)前述入射平面相互垂直具有間隙地配置，最初入射前述偏轉(zhuǎn)反射面的光束通過前述2枚固定平面鏡之間的間隙，入射，在前述偏轉(zhuǎn)反射面上第2次反射的偏轉(zhuǎn)光束通過前述2枚固定平面鏡之間的間隙射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，其特征為，令在前述入射平面內(nèi)包含前述偏轉(zhuǎn)光束的位置上的前述偏轉(zhuǎn)反射面上最初入射的光束對(duì)前述偏轉(zhuǎn)反射面的入射角為θ1，在前述偏轉(zhuǎn)反射面上第2次反射的偏轉(zhuǎn)光束的射出度為θ2，則其構(gòu)成是這樣的，以便滿足關(guān)系0.92≤(θ2/θ1)≤1.25...(16)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，其特征為，令由于前述偏轉(zhuǎn)反射面因前述旋轉(zhuǎn)軸的出入產(chǎn)生的，包含前述旋轉(zhuǎn)軸的斷面內(nèi)的前述射出光束的偏移量為Y，由被掃描面之間的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的、與其偏移量Y對(duì)應(yīng)的被掃描面上的掃描點(diǎn)對(duì)前述偏轉(zhuǎn)反射面的第2次反射點(diǎn)的偏移量為Y′，取β′＝Y(jié)′/Y，當(dāng)前述被掃描面上的掃描線間距為LP時(shí)，單位取mm，其構(gòu)成是這樣的，以便滿足關(guān)系0.1·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜≤0.25·LP...(21)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，其特征為，再取單位為mm，其構(gòu)成是這樣的，以便滿足關(guān)系0.1·｜β′·(sinθ1-sinθ2)｜≤0.125·LP...(22)
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，其特征為，其構(gòu)成是這樣的，以便滿足θ1∶θ2＝1∶1的關(guān)系。
6.一種圖像形成裝置，其特征為，可以把根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)用于圖像寫入曝光。
全文摘要
本發(fā)明涉及不要用寬度狹窄的平面鏡,即使在偏轉(zhuǎn)反射面上有出入也不會(huì)引起掃描線間距變化,偏轉(zhuǎn)光束沒有扭轉(zhuǎn)的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng),它是以旋轉(zhuǎn)軸12為中心,面向旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的偏轉(zhuǎn)反射面11,配置固定平面鏡13、14,入射偏轉(zhuǎn)反射面,反射的光束a1在固定平面鏡上反射,反射的光束a3再入射偏轉(zhuǎn)反射面,反射的光偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng),把對(duì)包含最初入射偏轉(zhuǎn)反射面的光束a0的旋轉(zhuǎn)軸12平行的面作為入射平面時(shí),光束a0通過固定平面鏡之間的間隙15入射,在偏轉(zhuǎn)反射面上第2次反射的偏轉(zhuǎn)光束a4通過其間隙15射出。
文檔編號(hào)H04N1/036GK1379263SQ02108579
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月3日
發(fā)明者宗和健, 井上望, 鈴木隆史 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社