[發明專利]光學掃描裝置和成像裝置

有效

• 申請號: 200810214254.8
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101377570A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 酒井浩司
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/44;G02B26/12;G02B1/04;G03G15/01;H04N1/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 王冉

技術領域

本發明大體上涉及用于在圖像載體上形成潛像的光學掃描裝置和具有這種光學掃描裝置的成像裝置例如復印機、打印機、傳真機、繪圖機和多功能外設。

背景技術

光學掃描裝置眾所周知與成像裝置例如光學打印機、數字復印機和光學繪圖機相聯系。近年來，需要這樣一種光學掃描裝置，它更能買得起，更不容易受到環境影響并且能夠形成精細分辨率圖像。

通過用樹脂材料形成用在光學掃描裝置中的各種透鏡，從而能夠實現重量輕和成本降低。另外，因為用樹脂能夠很容易形成特定表面形狀例如非球形表面，所以能夠獲得改進的光學特性，并且能夠減少構成光學系統的透鏡數量。

因此，采用樹脂透鏡大大有助于減小光學掃描裝置的尺寸、重量和成本。但是，還公知的是，樹脂透鏡容易受到環境變化尤其是溫度變化的影響，因此透鏡的形狀或折射率會變化。因此，樹脂透鏡的光學特征尤其是其屈光力(power)會與其設計數值不同，從而導致在掃描表面上的光束點尺寸變化。

由于溫度變化而導致的樹脂透鏡屈光力的這種變化在正透鏡和負透鏡之間相反地出現。因此，已知在光學掃描裝置的光學系統中采用正和負樹脂透鏡，從而由于環境變化而導致的在正和負樹脂透鏡中產生出的光學特性變化會相互抵消。

通常在光學掃描裝置中用作光源的半導體激光器具有這樣的特性，即：隨著溫度升高，發射光的波長朝著更長波長變化(由于溫度變化而導致的波長變化)。光源的波長變化造成光學掃描裝置的光學系統由于色散而出現特性變化。這種特性變化也是光束點尺寸變化的原因。

因此，在其光學系統中包括樹脂透鏡并且采用了半導體激光器作為光源的光學掃描裝置中，光學系統的設計需要考慮與光源波長變化相關聯的光學特性變化以及與溫度變化相關聯的光學特性變化。

日本特許公開專利申請No.2006-235069披露了這樣一種光學掃描裝置(激光掃描裝置)，其中考慮了與溫度變化相關聯的光學特性變化和光源波長變化，其中采用衍射表面來使光學特性穩定。

該光學掃描裝置包括用于將由激光源發射出的激光轉換成所期望的形式的耦合透鏡以及用于將光只是沿著副掃描方向聚集在光學反射器的偏轉/反射表面附近的柱狀透鏡，其中柱狀透鏡具有同心衍射表面和線性衍射表面。

這樣，可以消除由在整個光學掃描裝置中的溫度變化引起的沿著主掃描方向和副掃描方向的屈光力變化，從而可以總是獲得穩定的光束點尺寸。

但是，這種裝置需要至少兩個衍射表面。采用多個衍射表面的一個問題在于衍射效率下降，即由于形成除了所期望的衍射級的衍射光之外的衍射光而導致光學透射效率降低。如果光學元件按照其設計數值模制出，則不會出現這種問題；但是，在實際模制過程中，加工誤差是不可避免的，因此衍射效率降低也是不可避免的。通常，樹脂作為光透射裝置比正常玻璃更差。如果樹脂的透射效率由于衍射效率降低而額外降低，則會出現這樣的情況，即：放置在掃描表面上的光導體即使在光束已經到達光導體的情況下也不能顯影。

最簡單的解決方案在于增大半導體激光器的輸出功率。但是，這會引起其它問題，例如功耗增大以及產生過多熱量。

日本特許公開專利申請No.2006-154701和2007-11113披露了采用橢圓形凹槽，從而多個衍射表面可以合并在一個表面上。

在上面的日本特許公開專利申請No.2006-154701和2007-11113中，解決了上述衍射效率降低的問題。但是，橢圓形凹槽帶來了可加工性的問題。

也就是說，與圓形形狀相反，橢圓形形狀具有一直改變的局部曲率，這在位于其主軸上的橢圓邊緣處呈現最大值。通常，這種平面形狀是通過使用刀具對金屬模制件進行機加工來形成的。

刀具由于其強度、使用壽命等本身具有有限的尺寸。因此，當在金屬模制件上的橢圓形形狀的曲率非常大時，原則上可能不能加工該金屬模制件。

因為橢圓形形狀的曲率越大，越難對它進行加工，或者加工精度降低，從而導致光學元件的衍射表面精度下降(由此，例如造成衍射效率降低，波前像差變差或者產生出散射光)。

雖然可以引入能夠能夠進行高度困難加工的設備，但是這導致設備成本和光學元件制造成本增加。

因為橢圓形形狀的曲率取決于其橢圓度(副軸/主軸)，所以通過適當地設定橢圓度數值能夠確保金屬模具的可加工性。

通過這樣確保可加工性，從而可以改善光學元件的衍射表面精度，由此可以實現廉價可靠的光學元件。

發明內容