ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[1] Данная заявка переходит на национальную фазу согласно 35 USC §371 на основании международной заявки № PCT/CN2020/088756, поданной 6 мая 2000 г. с испрашиванием приоритета по китайской патентной заявке № 201910468141.9, озаглавленной «Блок оптического сканирования и электрофотографический аппарат формирования изображения», поданной 30 мая 2019 г. в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая, полностью включаемой в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[2] Настоящее изобретение в целом относится к области технологии лазерной печати и, в частности, относится к блоку оптического сканирования и электрофотографическому аппарату формирования изображения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[3] В настоящее время электрофотографический аппарат формирования изображения содержит блок оптического сканирования. Блок оптического сканирования сканирует свет, модулированный информацией изображения, на поверхность фоторецептора и использует отклоняющее направляющее устройство для отклонения и сканирования света вдоль основного направления сканирования. Свет, излучаемый источником света, фокусируется на поверхности фоторецептора после прохождения через коллиматорную линзу, цилиндрическую линзу и линзу F-θ (фокусирующую линзу с плоским полем).
[4] Чтобы снизить стоимость блока оптического сканирования, линза коллиматора обычно изготавливается из пластического материала. Однако из-за относительно большого коэффициента расширения пластического материала легко вызвать изменение показателя преломления коллиматорной линзы в соответствии с изменением температуры после повышения внутренней температуры работающего оптического сканирующего блока; и, кроме того, изменяется положение фокуса, где свет, излучаемый источником света, фокусируется на поверхности фоторецептора. Кроме того, когда температура источника света увеличивается, длина волны света, излучаемого источником света, становится больше, что также вызывает изменение положения фокуса светового луча, сфокусированного на поверхности фоторецептора. Когда положение фокуса, где свет, излучаемый источником света, фокусируется на поверхности фоторецептора, изменяется, свет может быть некорректно сфокусирован на фоторецепторе, что может повлиять на конечный эффект печати и снизить качество печати изображения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[5] Настоящее изобретение направлено на создание блока оптического сканирования и электрофотографического аппарата формирования изображения, которые могут компенсировать смещение фокуса светового луча, вызванное изменением показателя преломления и длины волны блока оптического сканирования из-за изменения температуры, с улучшением тем самым качества печати изображений.
[6] Варианты осуществления настоящего изобретения реализованы следующим образом.
[7] Один аспект вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает блок оптического сканирования, включающий в себя источник света, конфигурированный для излучения светового луча; оптический дефлектор, конфигурированный для отклонения светового луча, излучаемого источником света; первый оптический блок, расположенный между источником света и оптическим дефлектором, причем первый оптический блок содержит блок преломления и блок дифракции; и второй оптический блок, расположенный в направлении выхода света оптического дефлектора и конфигурированный так, чтобы световой луч, отклоненный оптическим дефлектором, формировал изображение на целевой поверхности сканирования. Диапазон отношения преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока в направлении основного сканирования составляет 0.3<Φr/Φd<0.5; а диапазон отношения преломляющей силы Φs к дифракционной силе Φn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.7<Φs/Φn<1.0.
[8] Опционально диапазон отношения отношения (Φr/Φd)m преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока в направлении основного сканирования и отношения (Φs/Φn)s преломляющей силы Φs к дифракционной силе Φn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.3<(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s<0.5.
[9] Опционально изменение длины волны источника света, вызванное изменением температуры, составляет dλ/dT, где dλ/dT<0.25.
[10] Опционально первый оптический блок содержит анаморфную линзу, или содержит независимую коллиматорную линзу и независимую цилиндрическую линзу.
[11] Опционально блок оптического сканирования изготовлен из пластического материала; блок преломления и блок дифракции выполнены в виде единой детали на стороне падающего света и стороне выхода света анаморфной линзы путем инжекционного литья.
[12] Опционально предусмотрена апертурная диафрагма, расположенная между источником света и первым оптическим блоком; или апертурная диафрагма расположена между первым оптическим блоком и оптическим дефлектором.
[13] Опционально 0.35<Φr/Φd<0.45 и 0.98<Φs/Φn<1.
[14] Опционально 0.35<(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s<0.45.
[15] Другой аспект вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает электрофотографический аппарат формирования изображения, причем электрофотографический аппарат формирования изображения содержит вышеупомянутый блок оптического сканирования; и дополнительно содержит светочувствительный блок, выполненный с возможностью формировать скрытое изображение на целевой поверхности сканирования, проявочный блок, преобразующий скрытое изображение на светочувствительном блоке в тонерное изображение, устройство переноса, переносящее тонерное изображение на средство переноса, и фиксирующее устройство, фиксирующее тонерное изображение на средстве переноса.
[16] Варианты осуществления настоящего изобретения обладают следующими полезными эффектами.
[17] Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя блок оптического сканирования и аппарат формирования электрофотографического изображения. Блок оптического сканирования может включать в себя источник света, оптический дефлектор, первый оптический блок и второй оптический блок, причем первый оптический блок может быть расположен между источником света и оптическим дефлектором; и первый оптический блок может включать в себя блок преломления и блок дифракции. Свет, излучаемый источником света, может компенсироваться блоком преломления и блоком дифракции, соответственно. Изменение показателя преломления и длины волны, вызванное изменением температуры, может вызывать смещение фокуса света, так что фокусное расстояние света, выходящего из первого оптического блока, может быть относительно стабильным, а влияние изменения температуры может быть относительно малым. Второй оптический блок также может быть расположен в направлении выхода света оптического дефлектора; и второй оптический блок может быть конфигурирован для фокусировки светового луча, отклоненного оптическим дефлектором, так что световой луч может формировать изображение на сканируемой целевой поверхности. Преломляющая сила и дифракционная сила первого оптического блока в направлении основного сканирования равны Φr и Φd, причем отношение Φr к Φd может находиться в диапазоне от примерно 0.3 до примерно 0.5. Преломляющая сила и дифракционная сила первого оптического блока в направлении субсканирования - это Φs и Φn, при этом отношение Φs к Φn может находиться в диапазоне от примерно 0.7 до примерно 1.0. Когда отношение Φr к Φd и отношение Φs к Φn соответственно установлены в вышеупомянутых диапазонах, блок оптического сканирования может в итоге обеспечить, что температура меньше влияет на изменение положения фокуса светового луча, который испускается из источника света и фокусируется на поверхность сканирующей мишени, с улучшением тем самым качества изображения блока оптического сканирования на сканируемой поверхности мишени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[18] Ниже кратко описаны чертежи, необходимые для четкой иллюстрации технических решений, предусмотренных примерными вариантами осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что следующие чертежи лишь иллюстрируют определенные варианты осуществления настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие объем охраны. Другие соответствующие чертежи могут быть получены по таким чертежам специалистами в данной области техники без приложения творческого труда.
[19] Фиг.1 иллюстрирует структурную схему аппарата электрофотографического формирования изображения согласно различным примерам вариантов осуществления настоящего изобретения;
[20] фиг.2 иллюстрирует схему оптического пути в основном направлении сканирования блока оптического сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[21] фиг.3 иллюстрирует схему оптического пути в направлении субсканирования блока оптического сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[22] фиг.4 иллюстрирует структурную схему блока оптического сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[23] фиг.5 иллюстрирует схему светового луча, проходящего через первый оптический блок, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[24] фиг.6 иллюстрирует кривую зависимости изменения фокуса и Φr/Φd в направлении основного сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[25] фиг.7 иллюстрирует кривую зависимости изменения фокуса и температуры в направлении основного сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[26] фиг.8 иллюстрирует кривую зависимости изменения фокуса и Φs/Φn в направлении основного сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения; и
[27] фиг.9 иллюстрирует кривую зависимости изменения фокуса и температуры в направлении cубсканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.
[28] Обозначения на чертежах:
[29] 100 блок оптического сканирования; 10 источник света; 20 оптический дефлектор; 30 первый оптический блок; 31 блок преломления; 32 блок дифракции; 33 апертурная диафрагма; 40 второй оптический блок; 50 опорный блок; 200 электрофотографический аппарат формирования изображения; 210 светочувствительный блок; 220 проявочный блок; 230 устройство переноса; 240 фиксирующее устройство; 250 зарядный ролик; 260 блок очистки; и 270 регистрирующее средство.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[30] Чтобы яснее проиллюстрировать задачи, технические решения и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения, технические решения в раскрытых вариантах осуществления описаны ясно и исчерпывающе со ссылкой на сопровождающие изображения на чертежах вариантов осуществления изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления являются не всеми, а лишь частью возможных вариантов осуществления настоящего изобретения. Компоненты вариантов осуществления настоящего изобретения, в целом описанные и проиллюстрированные на чертежах в данном документе, могут быть скомпонованы и сконструированы в самых различных конфигурациях.
[31] Таким образом, нижеследующее подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированное на прилагаемых чертежах, не предназначено для ограничения объема охраны заявленного изобретения, но просто представляет выбранные варианты его осуществления. Созданные без внесения творческого вклада специалистами на основе раскрытых вариантов осуществления настоящего изобретения все другие варианты его осуществления подпадают под объем защиты настоящего изобретения.
[32] В описании настоящего изобретения подразумевается, что отношения ориентации или положения, обозначенные таким терминами «центральный», «верхний», «нижний», «внутренний» и т.п., являются отношениями ориентации или положения на основе чертежей, или ориентацией или положением, в которых обычно используется описанный продукт. Это сделано лишь для удобства раскрытия настоящего изобретения и упрощения описания, вместо того, чтобы указывать или подразумевать, что упомянутое устройство или элемент должны иметь определенную ориентацию, выполняться и работать в определенной ориентации и, следовательно, не должно рассматриваться как ограничение изобретения.
[33] Как показано на фиг.1-2, различные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают блок 100 оптического сканирования, включающий в себя источник 10 света для излучения светового луча; оптический дефлектор 20 для отклонения светового луча, излучаемого источником 10 света; первый оптический блок 30, расположенный между источником 10 света и оптическим дефлектором 20, причем первый оптический блок 30 может включать в себя блок 31 преломления и блок 32 дифракции; второй оптический блок 40, который расположен в направлении выхода света оптического дефлектора 20 и конфигурирован для фокусировки светового луча, отклоненного оптическим дефлектором 20, на целевой поверхности сканирования для формирования изображения.
[34] Диапазон отношения преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования может быть:
0.3<Φr/Φd<0.5 (1)
[35] Диапазон отношения преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования может быть:
0.7<Φs/Φn<1.0 (2)
[36] Направление субсканирования может быть направлением вращательного движения целевой поверхности сканирования; при этом направление основного сканирования и направление субсканирования могут быть перпендикулярными друг другу.
[37] Когда блок 100 оптического сканирования работает нормально, источник 10 света может излучать световой луч, и световой луч может быть направлен на оптический дефлектор 20 после коллимирования первым оптическим блоком 30; световой луч может отклоняться и сканироваться в направлении основного сканирования оптическим дефлектором 20; и отклоненный световой луч, выходящий из оптического дефлектора 20, может быть сфокусирован на сканирующей целевой поверхности после прохождения через второй оптический блок 40.
[38] Следует отметить, что, во-первых, оптический дефлектор 20 в общем случае может включать в себя многоугольное зеркало и приводное устройство; приводное устройство может быть в трансмиссионном соединении с многоугольным зеркалом; световой луч, излучаемый источником 10 света, может быть направлен на многоугольное зеркало оптического дефлектора 20 после прохождения через первый оптический блок 30; вращающееся многоугольное зеркало может отклонять световой луч ко второму оптическому блоку 40; многоугольное зеркало может приводиться в действие приводным устройством для вращения вдоль его оси вращения, так что световой луч, отраженный многоугольным зеркалом, может отклоняться и попадать во второй оптический блок 40 под разными углами, тем самым реализуя сканирование светового луча вдоль основного направления сканирования.
[39] Во-вторых, конкретная форма источника 10 света не может быть ограничена раскрытыми здесь вариантами осуществления изобретения. Например, источник 10 света может быть источником света LD (лазерный диод) для излучения лазерного луча с относительно малым углом расхождения. Очевидно, что в определенном случае источник 10 света также может выполняться как источник света LED (светоизлучающий диод) или тому подобное. Источник 10 света для испускания светового луча может испускать световой луч под определенным выходным углом.
[40] В-третьих, чтобы сделать фокус сфокусированного выходящего света после того, как световой луч, отклоненный оптическим дефлектором 20, войдет во второй оптический блок 40 под разными углами, относительно устойчивым на поверхности сканирующей мишени, второй оптический блок 40 может в общем случае быть сконфигурирован в виде фокусирующей линзы с плоским полем (линза f-θ).
[41] В-четвертых, когда световой луч, излучаемый источником 10 света, проходит через первый оптический блок 30, световой луч может в общем случае выходить после последовательного прохождения через блок 31 преломления и блок 32 дифракции на первом оптическом блоке 30. Преломляющие силы как блока 31 преломления, так и блока 32 дифракции могут изменяться с изменением температуры. Оптическая сила блока 31 преломления может изменяться в соответствии с изменением температуры, так что оптический путь света, прошедшего через блок 31 преломления, может искажаться. Когда температура окружающей среды изменяется, длина волны света, излучаемого источником 10 света, также может измениться, и оптический путь света, прошедшего через блок 31 преломления, может измениться. Оптическая сила блока 32 дифракции может изменяться в соответствии с изменением длины волны света. Однако направление изменения оптической силы блока 31 преломления с температурой может быть противоположно направлению изменения длины волны, вызванного изменением оптической силы блока 32 дифракции с температурой. Таким образом, когда диапазон отношения преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования составляет 0.3<Φr/Φd<0.5, и когда диапазон отношения преломляющей силы Φs к дифракционной силе Φn первого оптического блока 30 в направлении субсканирования составляет 0.7<Φs/Φn<1.0 оптическая сила блока 31 преломления и оптическая сила блока 32 дифракции могут лучше компенсировать изменение оптической силы, вызванное изменением температуры, с уменьшением тем самым влияния температуры на фокусировку и коллимационный эффект первого оптического блока 30.
[42] Блок 100 оптического сканирования может включать в себя источник 10 света, оптический дефлектор 20, первый оптический блок 30 и второй оптический блок 40, причем первый оптический блок 30 может быть расположен между источником 10 света и оптическим дефлектором 20; и первый оптический блок 30 может включать в себя блок 31 преломления и блок 32 дифракции. Свет, излучаемый источником 10 света, может компенсироваться блоком 31 преломления и блоком 32 дифракции, соответственно. Изменение показателя преломления и длины волны, вызванное изменением температуры, может вызывать смещение фокуса света, так что фокусное расстояние света, выходящего из первого оптического блока 30, может быть относительно стабильным, а влияние изменения температуры может быть относительно малым. Второй оптический блок 40 также может быть расположен в направлении выхода света оптического дефлектора 20; и второй оптический блок 40 может быть конфигурирован для фокусировки светового луча, отклоненного оптическим дефлектором 20, так что световой луч может формировать изображение на сканируемой целевой поверхности. Преломляющая сила и дифракционная сила первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования равны Φr и Φd, причем отношение Φr к Φd может находиться в диапазоне от примерно 0.3 до примерно 0.5. Преломляющая сила и дифракционная сила первого оптического блока 30 в направлении субсканирования - это Φs и Φn, при этом отношение Φs к Φn может находиться в диапазоне от примерно 0.7 до примерно 1.0. Когда отношение Φr к Φd и отношение Φs к Φn соответственно установлены в вышеупомянутых диапазонах, блок 100 оптического сканирования может в итоге обеспечить, что температура меньше влияет на изменение положения фокуса светового луча, который испускается из источника 10 света и фокусируется на поверхность сканирующей мишени, с улучшением тем самым качества изображения блока 100 оптического сканирования на сканируемой поверхности мишени.
[43] Для диапазона отношения преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования и диапазона отношения преломляющей силы Φs к дифракционной силе Φn первого оптического блока 30 в направлении субсканирования, экспериментальные испытания показывают, что преломляющая сила блока 31 преломления и преломляющая сила блока 32 дифракции могут удовлетворять следующим отношениям, которые могут лучше компенсировать изменение положения фокуса, вызванное изменением температуры. То есть, диапазон отношения отношения (Φr/Φd) m (т.е., Φr/Φd) преломляющей силы к дифракционной силе в основном направлении сканирования первого оптического блока 30 и отношения (Φs/Φn)s преломляющей силы и дифракционной силы в направлении субсканирования первого оптического блока 30 может быть:
0.3<(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s<0.5 (3)
[44] Желаемый эффект компенсации печати из-за изменения температуры может быть получен при удовлетворении выражения (3).
[45] При этом изменение длины волны источника света, вызванное изменением температуры, равно dλ/ dT, где:
dλ/dT<0.25 (4)
[46] Следует отметить, что λ обозначает длину волны, dλ обозначает изменение длины волны, T обозначает температуру, и dT обозначает изменение температуры.
[47] В частности, отношение между длиной волны источника света и температурой показано в Таблице 1.
Таблица 1
[48] Из вышеупомянутого выражения (4) видно, что изменение температуры может привести к соответствующему изменению длины волны источника света.
[49] Например, как показано в Таблице 1, когда температура составляет 25 °C, длина волны λ составляет 788 нм; а когда температура составляет 60 °C, длина волны λ составляет 795,7 нм. Значения длин волны λ, соответствующие температурам 25 °C и 60 °C, могут быть включены в выражение (4) для вычисления разностей, при этом dλ/dT=7.7/35=0.22, что удовлетворяет выражению (4). Таким образом, можно доказать, что в пределах диапазона изменения температуры, показанного в упомянутой выше Таблице 1, блок оптического сканирования в вариантах осуществления настоящего изобретения может легко обеспечить желаемый эффект компенсации печати.
[50] Опционально, как показано на фиг.2, первый оптический блок 30 может включать в себя анаморфную линзу или включать независимую коллиматорную линзу и независимую цилиндрическую линзу.
[51] В частности, первый оптический блок 30 может включать в себя одну анаморфную линзу, а первый оптический блок 30 может выполнять функции и коллиматорной линзы и цилиндрической линзы. Основная оптическая ось первого оптического блока 30 может быть расположена в соответствии с источником 10 света, так что световой луч, излучаемый из источника 10 света, может проходить через первый оптический блок 30, а первый оптический блок 30 может коллимировать свет, испускаемый источником света 10. Первый оптический блок 30 может использоваться как единое целое, что уменьшает ошибки сборки, облегчает обработку и имеет малую деформацию, вызванную температурой. В традиционном блоке оптического сканирования первый оптический блок 30 может также представлять собой комбинацию коллиматорной линзы и цилиндрической линзы; при этом смещение фокуса светового луча под воздействием температуры может быть скомпенсировано, что полезно для улучшения качества печати.
[52] Опционально, первый оптический блок 30 может быть изготовлен из пластического материала; блок 31 преломления и блок 32 дифракции могут быть сформированы в виде единой детали на поверхности анаморфной линзы на стороне падающего света и стороне выхода света посредством инжекционного литья.
[53] Кроме того, дифракционная поверхность блока 32 дифракции может иметь пилообразную или ступенчатую форму. Опционально, дифракционная поверхность может иметь ступенчатую форму. Блок 32 дифракции может быть представлен фазовым полиномом выражения 5:
ψ(r)=2π/mλ(C1r2+ C2r4+ C3r6+ C4r8) (5)
[54] где ψ обозначает фазу блока 32 дифракции в дифракционной зоне, где сформирован блок 32 дифракции, то есть, фазу блока 32 дифракции в области на расстоянии r от центра дифракционной поверхности блока 32 дифракции, m обозначает порядок дифракции, λ обозначает длину волны светового луча, излучаемого источником 10 света, а C1, C2,C3 и C4 обозначают фазовые коэффициенты.
[55] В частности, первый оптический блок 30 может быть изготовлен из пластического материала и произведен прямым инжекционным литьем или литьем в форме, что может быть выгодно с точки зрения снижения стоимости производства первого оптического блока 30. Блок 31 преломления и блок 32 дифракции могут быть расположены соответственно на двух сторонах первого оптического блока 30. Например, структуры блока 31 преломления и блока 32 дифракции могут быть сформированы непосредственно на двух сторонах первого оптического блока 30, что может быть выгодно с точки зрения уменьшения объема всего блока 100 оптического сканирования, сокращения этапов сборки, сокращения производственных затраты и повышения эффективности производства. При этом модуль 31 преломления и модуль 32 дифракции также могут компенсировать отклонение положения фокуса, вызванное изменением температуры, что может быть выгодно с точки зрения улучшения качества печати.
[56] В одном варианте осуществления блок 100 оптического сканирования может дополнительно включать в себя опорный блок 50 для опоры первого оптического блока 30, при этом фокусное расстояние первого оптического блока 30 равно f1, фокусное расстояние второго оптического блока 40 равно f2, коэффициент теплового расширения первого оптического блока 30 равен K1, коэффициент теплового расширения опорного блока 50 равен K2, K1=0.000055, и K2=0.000035.
[57] Желаемый эффект компенсации печати может быть получен, когда фокусное расстояние первого оптического блока 30, фокусное расстояние второго оптического блока 40, коэффициент теплового расширения первого оптического блока 30 и коэффициент теплового расширения опорного блока 50 удовлетворяют следующему выражению (6):
(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25 (6)
[58] В одном варианте осуществления настоящего изобретения длина волны света, излучаемого источником 10 света, составляет 790.2 нм. Коэффициент теплового расширения K1 первого оптического блока 30 составляет 0.000055, коэффициент теплового расширения K2 опорного блока 50 составляет 0.000035, фокусное расстояние в направлении основного сканирования первого оптического блока 30 составляет 20 мм, фокусное расстояние в направлении субсканирования первого оптического блока 30 составляет 14.238 мм, фокусное расстояние второго оптического блока 40 в направлении основного сканирования составляет 197.575 мм, и фокусное расстояние второго оптического блока 40 в направлении субсканирования составляет 24.611 мм.
[59] Как показано в Таблице 2 и на фиг.2, расстояние между источником 10 света и первым оптическим блоком 30 равно L1, расстояние между первым оптическим блоком 30 и оптическим дефлектором 20 равно L2, расстояние между оптическим дефлектором 20 и вторым оптическим блоком 40 равно L3, и расстояние между вторым оптическим блоком 40 и светочувствительным блоком 210 равно L4.
Таблица 2
между оптическими элементами (мм)
[60] В вышеупомянутом примере в Таблице 2 соответствующие значения могут быть соответственно заменены фокусным расстоянием первого оптического блока 30, фокусным расстоянием второго оптического блока 40, коэффициентом теплового расширения первого оптического блока 30 и коэффициентом теплового расширения опорного блока 50 в блоке 31 преломления в направлении основного сканирования, и может быть получен следующий результат:
(1-(f1/f2))×0.18=0.1617791<f1×Φr×K2/K1=0.183272727<(1+(f1/f2))×0.25=0.2753068
[61] Можно видеть, что блок 31 преломления в направлении основного сканирования может удовлетворять вышеупомянутому выражению (6). Здесь процесс замены каждого значения блока субсканирования блока 31 преломления может относиться к процессу замены блока субсканирования блока 31 преломления, результат чего может быть проверен самими специалистами в данной области техники и может здесь не описываться подробно.
[62] В уравнении выражения (5) подразумевается, что r = x² + y², когда пересечение между оптической осью и первым оптическим блоком 30 является началом координат, x и y могут быть значениями координат основного направления X сканирования и направления Y субсканирования, соответственно; и если C2-C4 оба равны 0. оптическая сила Φd блока 32 дифракции может быть выражена как Φd=-2×C1.
[63] В одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда длина волны света, излучаемого источником 10 света, составляет 790.2 нм, фокусные расстояния f1 первого оптического блока 30 могут быть рассчитаны так, чтобы составлять 7.88 мм, 14.238 мм, 20 мм, 28.98 мм, 35.22 мм и 42.22 мм соответственно. При изменении температуры могут быть получены значения отношения, показанные в таблице 3. Таблица 3 содержит соотношение между отношением Φr/Φd преломляющей силы к дифракционной силе блока 100 оптического сканирования в направлении основного сканирования и изменению положения фокуса.
Таблица 3
[64] Из таблицы 3 можно получить, что отношение преломляющей силы Φr к дифракционной силе Φd первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования удовлетворяет выражению: 0.3<Φr/Φd<0.5, и когда фокусные расстояния f1 первого оптического блока 30 составляют, соответственно, 14.238 мм, 20 мм, 28.98 мм и 35.22 мм, может удовлетворяться выражение (1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25. В соответствии с примерными значениями, показанными в Таблице 3, может быть нарисована кривая зависимости изменения фокуса и Φr/Φd в направлении основного сканирования, как показано на фиг.6.
[65] Опционально, фокусное расстояние f1 первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования блока 100 оптического сканирования может быть рассчитано равным 20 мм. В реальной конструкции блока 100 оптического сканирования, чем меньше фокусное расстояние, тем больше изменение положения фокуса; поэтому для получения желаемого качества формирования изображения может потребоваться повышенная компенсация. Напротив, чтобы сделать изменение положения фокуса меньше, необходимо установить большее фокусное расстояние, чтобы можно было увеличить объем аппарата формирования изображения. Таким образом, чтобы снизить стоимость и объем, фокусные расстояния первого оптического блока 30 и второго оптического блока 40 могут быть сокращены насколько это возможно, при условии, что это не повлияет на качество печати и с всесторонним учетом стоимости производства, чем достигается уменьшение объема блока 100 оптического сканирования и электрофотографического аппарата формирования изображения.
[66] В одном варианте осуществления настоящего изобретения в пределах рабочей температуры принтера, когда температура изменяется, положение фокуса может соответственно измениться. Длина волны света, излучаемого источником 10 света, составляет 790.2 нм, коэффициент теплового расширения первой оптической линзы составляет 0.000055, коэффициент теплового расширения опорной рамы составляет 0.000035, а фокусное расстояние f1 первого оптического блока 30 составляет 20 мм. Когда температура изменяется, изменение положения фокуса в направлении основного сканирования может быть основано на изменении температуры внутри блока 100 оптического сканирования. Для получения подробностей о взаимосвязи между измеренным изменением положения фокуса и Φr/Φd можно обратиться к Таблице 4.
Таблица 4.
(°)
[67] В соответствии с примерными расчетными значениями, показанными в Таблице 4, можно построить кривую зависимости между изменением положения фокуса в направлении основного сканирования, температурой и фокусным расстоянием, как показано на фиг.7. Из фиг.7 видно, что при изменении температуры выражение 1 0.3<Φr/Φd<0.5 может быть удовлетворено, и когда фокусное расстояние f1 первого оптического модуля 30 в направлении основного сканирования составляет 20 мм, что удовлетворяет (1-(f1/f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25, изменение положения фокуса может быть малым. Можно видеть, что изменение фокусного расстояния первого оптического блока 30 может быть хорошо скомпенсировано.
[68] В одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда длина волны света, излучаемого источником 10 света, составляет 790.2 нм, фокусные расстояния f1 первого оптического блока 30 могут быть рассчитаны так, чтобы составлять 7.88 мм, 14.238 мм, 20 мм, 28.98 мм, 35.22 мм и 42.22 мм соответственно. За взаимосвязью между отношением Φs/Φn преломляющей силы и дифракционной силы блока 100 оптического сканирования в направлении субсканирования и положением фокуса можно обратиться к Таблице 5.
Таблица 5
[69] Из Таблицы 5 видно, что Φs/Φn может удовлетворять выражению 0.7<Φs/Φn<1, и когда фокусные расстояния f1 первого оптического блока 30 составляют 14.238 мм и 20 мм, может удовлетворяться выражение (1(1-(f1/f2))×0.18<f1×Φs×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25. Кривая соотношения между изменением фокуса в направлении субсканирования и Φs/Φn может быть, в частности, представлена фиг.8.
[70] Опционально фокусное расстояние f1 первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования блока 100 оптического сканирования может быть рассчитано равным 14.238 мм. В реальной конструкции блока 100 оптического сканирования, чем меньше фокусное расстояние, тем больше изменение положения фокуса; поэтому для получения желаемого качества формирования изображения может потребоваться повышенная компенсация. Напротив, чтобы сделать изменение положения фокуса меньше, необходимо установить большее фокусное расстояние, чтобы можно было увеличить объем аппарата формирования изображения. Таким образом, чтобы снизить стоимость и объем, фокусные расстояния первого оптического блока 30 и второго оптического блока 40 могут быть сокращены насколько это возможно, при условии, что это не повлияет на качество печати и с всесторонним учетом стоимости производства, чем достигается уменьшение объема блока 100 оптического сканирования и электрофотографического аппарата формирования изображения.
[71] В одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда температура изменяется, может соответственно изменяться положение фокуса. Когда температура изменяется, изменение положения фокуса в направлении вспомогательного сканирования может быть основано на изменении температуры внутри блока 100 оптического сканирования. Для получения подробностей о взаимосвязи между измеренным изменением положения фокуса и Φr/Φd можно обратиться к Таблице 6.
Таблица 6
[72] В соответствии с примерными расчетными значениями, показанными в Таблице 6, можно построить кривую зависимости между изменением положения фокуса в направлении основного сканирования, температурой и фокусным расстоянием, как показано на фиг.9. Из фиг.9 видно, что при изменении температуры выражение 0.7<Φs/Φn<1 может быть удовлетворено, и когда фокусное расстояние f1 первого оптического модуля 30 в направлении основного сканирования составляет 14.238 мм, что удовлетворяет (1-(f1) /f2))×0.18<f1×Φr×K2/K1<(1+(f1/f2))×0.25 изменение положения фокуса может быть малым. Можно видеть, что изменение фокусного расстояния первого оптического блока 30 может быть хорошо скомпенсировано.
[73] Кроме того, в реальной конструкции блока 100 оптического сканирования необходимо сократить фокусные расстояния первого оптического блока 30 и второго оптического блока 40 насколько это возможно для достижения цели уменьшения объема блока 100 оптического сканирования и электрофотографического аппарата 200 формирования изображения. Путем измерения фокусного расстояния f1 первого оптического блока 30, преломляющей силы Φr блока 31 преломления и преломляющей силы Φd блока 32 дифракции, можно получить из результата измерения, что изменение положения фокуса световой луч, падающего на сканирующую поверхность мишени, различается в зависимости от расчетных фокусных расстояний f1. При этом, чем меньше расчетное значение фокусного расстояния f1, тем больше вероятность флуктуации фокуса. Чем больше расчетное значение фокусного расстояния f1, тем меньше очевидная флуктуация фокуса. Однако большое расчетное значение фокусного расстояния f1 может привести к большому объему блока 100 оптического сканирования. После измерения и анализа, фокусное расстояние f1 первого оптического блока 30 может быть опционально установлено равным 20 мм в направлении основного сканирования и 14.238 мм в направлении субсканирования; и при изменении температуры изменение фокусного расстояния первого оптического блока 30 может быть хорошо скомпенсировано, что позволяет улучшить качество печатаемого изображения и сделать устройство блока 100 оптического сканирования миниатюризированным.
[74] Обращаясь к фиг.6-7, из фиг.7 видно, что чем больше фокусное расстояние, тем меньше изменение положения фокуса в направлении основного сканирования; и из фиг.6 видно, что Φr/Φd может бесконечно приближаться к 0.5, а изменение положения фокуса в направлении основного сканирования может быть меньше. Напротив, чем меньше фокусное расстояние, тем больше изменяется положение фокуса и тем больше потребность в компенсации. Чтобы уменьшить стоимость и объем, необходимо уменьшить фокусное расстояние. Если фокусное расстояние достаточно мало, стоимость производства соответствующего первого оптического блока 30 может быть выше. Следовательно, в реальной конструкции необходимо учитывать баланс между стоимостью блока 100 оптического сканирования и первого оптического блока 30.
[75] Обращаясь к фиг.8-9, из фиг.9 видно, что чем больше фокусное расстояние, тем меньше изменение положения фокуса в направлении субсканирования; и из фиг.8 видно, что когда Φs/Φn бесконечно приближается к 1, изменение положения фокуса в направлении субсканирования может быть меньше. Напротив, чем меньше фокусное расстояние, тем больше изменяется положение фокуса и тем больше потребность в компенсации. Чтобы уменьшить стоимость и объем, необходимо уменьшить фокусное расстояние. Если фокусное расстояние достаточно мало, стоимость производства соответствующего первого оптического блока 30 может быть, соответственно, выше. Следовательно, в реальной конструкции необходимо учитывать баланс между стоимостью блока 100 оптического сканирования и первого оптического блока 30.
[76] Как указано, чтобы уменьшить стоимость и объем насколько это возможно, в одном варианте осуществления отношение преломляющей силы Φr первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования к дифракционной силе Φd может удовлетворять неравенству 00.35<Φr/Φd<0.45; и отношение преломляющей силы Φs к дифракционной силе Φn первого оптического блока 30 в направлении субсканирования может удовлетворять неравенству 00.98<Φs/Φn<1.
[77] При этом в одном варианте осуществления, в связи с фиг.7 и фиг.9, можно получить отношение преломляющей силы Φr к дифракционной силы Φd первого оптического блока 30 в направлении основного сканирования, отношение преломляющей силы Φs к дифракционной силе Φn соответствующего первого оптического блока 30 в направлении субсканирования, отношение (Φr/Φd)m преломляющей силы к дифракционной силе в направлении основного сканирования первого оптического блока 30 и отношение (Φs/Φn)s отношения преломляющей силы к дифракционной силе в направлении субсканирования первого оптического блока 30, где конкретные примерные расчетные значения могут быть получены из Таблицы 7.
Таблица 7
[78] Путем анализа и сравнения таблицы 7 можно увидеть, что диапазон отношения отношения (Φr/Φd) m преломляющей силы к дифракционной силе в основном направлении сканирования первого оптического блока 30 и отношения (Φs/Φn) s преломляющей силы и дифракционной силы в направлении субсканирования первого оптического блока 30 может удовлетворять выражению (3).
[79] Кроме того, из значений, показанных в Таблице 7, можно видеть, что отношение отношения (Φr/Φd) m преломляющей силы к дифракционной силе в направлении основного сканирования первого оптического блока 30 и отношение (Φs/Φn) s преломляющей силы и дифракционной силы в направлении субсканирования первого оптического блока 30 может удовлетворять неравенству 0.35<(Φr/Φd)m/(Φs/Φn)s<0.45, что может быть оптимальным вариантом.
[80] Опционально, как показано на фиг.5, апертурная диафрагма 33 может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и источником 10 света; или, как показано на фиг.3, апертурная диафрагма 33 может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и оптическим дефлектором 20.
[81] Следует отметить, что, во-первых, каждый компонент может быть неподвижно установлен на опорном блоке 50, так что апертурная диафрагма 33 может быть структурой с отверстиями, установленной в направлении светового пути, соответствующем опорному блоку 50. Апертурная диафрагма может блокировать краевой свет, так что световой луч, излучаемый источником 10 света, может проходить через апертурную диафрагму в заданную форму пятна. Например, апертурная диафрагма 33 может быть выполнена как круглая апертурная диафрагма, эллиптическая апертурная диафрагма, квадратная апертурная диафрагма и т.п. Конкретная форма апертурной диафрагмы не может быть ограничена, и специалисты в данной области техники могут выполнить подходящие модификации в зависимости от реальных ситуаций.
[82] Во-вторых, как показано на фиг.5, апертурная диафрагма 33 может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и источником 10 света, чтобы ограничивать световой луч, излучаемый из источника 10 света. Или, как показано на фиг.3, апертурная диафрагма 33 также может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и оптическим дефлектором 20; и световой луч, который входит в оптический дефлектор 20 после модуляции первым оптическим блоком 30, также может быть соответствующим образом ограничен. Очевидно, что световой луч, излучаемый источником 10 света, не может быть ограничен, то есть апертурная диафрагма 33 также может быть исключена.
[83] Другой аспект вариантов осуществления настоящего изобретения относится к электрофотографическому аппарату 200 формирования изображения. Электрофотографический аппарат 200 формирования изображения может включать в себя вышеупомянутый блок 100 оптического сканирования и дополнительно включать в себя светочувствительный блок 210, способный формировать скрытое изображение на поверхности объекта сканирования, проявочный блок 220, который преобразует скрытое изображение на светочувствительном блоке 210 в тонерное изображение, устройство 230 переноса, которое переносит тонерное изображение на средство переноса, и фиксирующее устройство 240, которое фиксирует тонерное изображение на средстве переноса.
[84] Чтобы напечатать изображение, блок сканирования света может испускать луч света для сканирования светочувствительного блока 210. Светочувствительный блок 210 может быть, к примеру, фоторецептором. Светочувствительный блок 210 может включать в себя цилиндрическую металлическую трубку, имеющую внешнюю окружность, и на внешней окружности может быть сформирован светочувствительный слой, имеющий заданную толщину. Зарядный ролик 250 может вращаться и контактировать со светочувствительным блоком 210 и заряжать поверхность светочувствительного блока 210 до однородного потенциала. Блок сканирования света может сканировать световой луч, модулированный в соответствии с информацией об изображении, в направлении основного сканирования, тем самым формируя электростатическое скрытое изображение на поверхности формирования изображения светочувствительного блока 210. В таком случае, по мере вращения светочувствительного блока 210, поверхность формирования изображения может перемещаться в направлении субсканирования, и блок сканирования света может быть синхронизирован с сигналом горизонтальной синхронизации для сканирования луча света на поверхность формирования изображения в направлении основного сканирования. Следовательно, двумерное скрытое электростатическое изображение может быть сформировано на поверхности формирования изображения светочувствительного блока 210.
[85] Проявочный блок 220 может контактировать со светочувствительным блоком 210 и переносить тонирующее средство на поверхность светочувствительного блока 210, тем самым формируя печатное изображение. При вращении светочувствительного блока 210 изображение тонирующего средства на поверхности светочувствительного блока 210 может отклоняться на регистрирующее средство 270. Ролик переноса может иметь определенное отклоняющее напряжение, так что изображение средства на поверхности светочувствительного блока 210 может легче притягиваться к регистрирующему средству 270; и после переноса оставшееся средство на поверхности светочувствительного блока 210 может быть удалено блоком 260 очистки. Изображение тонирующего средства, перенесенное на регистрирующее средство 270, может быть зафиксировано на регистрирующем средстве 270 путем нагрева и прижатия узлом фиксации, тем самым завершая операцию печати.
[86] Электрофотографический аппарат 200 формирования изображения может включать в себя те же структуру и полезные эффекты, что и блок 100 оптического сканирования в вышеупомянутых вариантах осуществления. Структура и полезные эффекты блока 100 оптического сканирования могли быть подробно приведены в вышеупомянутых вариантах осуществления, которые не могут быть описаны здесь подробно.
[87] Вышеуказанные могут быть лишь опциональными вариантами осуществления изобретения и не применимы для ограничения настоящего изобретения. Специалисты в данной области могут внести в настоящее изобретение различные модификации и изменения. Любая модификация, эквивалентная замена, улучшение и т.п., выполненные в рамках сущности и принципов настоящего изобретения, должны включаться в объем правовой охраны настоящего изобретения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
БЛОК ОПТИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКИЙ АППАРАТ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ | 2020 |
|
RU2815623C2 |
МУЛЬТИФОКАЛЬНАЯ ИНТРАОКУЛЯРНАЯ ЛИНЗА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2005 |
|
RU2303961C1 |
УСТРОЙСТВО ОПТИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ТАКОЙ АНАЛИЗАТОР | 2008 |
|
RU2392648C1 |
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОНФОКАЛЬНЫЙ МИКРОСКОП (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2574863C1 |
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ МУЛЬТИФОКАЛЬНАЯ ЛИНЗА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2019 |
|
RU2804912C1 |
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР | 1990 |
|
RU2006907C1 |
ДИФРАКЦИОННАЯ ИНТРАОКУЛЯРНАЯ ЛИНЗА | 2000 |
|
RU2186417C2 |
Способ исследования фазового объекта | 1990 |
|
SU1768958A1 |
АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ РАДИОСИГНАЛОВ С ПОВЫШЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ | 2014 |
|
RU2584182C1 |
АПОДИЗИРОВАННЫЕ ГИБРИДНЫЕ ДИФРАКЦИОННО-РЕФРАКЦИОННЫЕ ИОЛ ДЛЯ ПСЕВДОАККОМОДАЦИИ | 2013 |
|
RU2620915C2 |
Изобретение относится к области технологии лазерной печати. Блок оптического сканирования содержит источник света, конфигурированный для излучения светового луча; оптический дефлектор, сконфигурированный для отклонения светового луча, излучаемого источником света; первый оптический блок, расположенный между источником света и оптическим дефлектором, причем первый оптический блок содержит блок преломления и блок дифракции; и второй оптический блок, расположенный в направлении выхода света оптического дефлектора и конфигурированный так, чтобы световой луч, отклоненный оптическим дефлектором, формировал изображение на целевой поверхности сканирования. Диапазон отношения преломляющей силы Фr к дифракционной силе Фd первого оптического блока в направлении основного сканирования составляет 0.3<Фr/Фd<0.5; а диапазон отношения преломляющей силы Фs к дифракционной силе Фn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.7<Фs/Фn<1.0. Изобретение обеспечивает компенсацию смещения фокуса светового луча, вызванного изменением показателя преломления и длины волны блока оптического сканирования из-за изменения температуры с улучшением тем самым качества печати изображений. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Блок оптического сканирования, содержащий:
источник света, конфигурированный для излучения светового луча;
оптический дефлектор, конфигурированный для отклонения светового луча, излучаемого источником света;
первый оптический блок, расположенный между источником света и оптическим дефлектором, при этом первый оптический блок содержит блок преломления и блок дифракции; и
второй оптический блок, расположенный в направлении выхода света оптического дефлектора и конфигурированный так, чтобы световой луч, отклоненный оптическим дефлектором, формировал изображение на целевой поверхности сканирования, при этом:
диапазон отношения преломляющей силы Фr к дифракционной силе Фd первого оптического блока в направлении основного сканирования составляет 0.3<Фr/Фd<0.5 и
диапазон отношения преломляющей силы Фs к дифракционной силе Фn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.7<Фs/Фn<1.0.
2. Блок оптического сканирования по п.1, в котором диапазон отношения отношения (Фr/Фd)m преломляющей силы Фr к дифракционной силе Фd первого оптического блока в направлении основного сканирования и отношения (Фs/Фn)s преломляющей силы Фs к дифракционной силе Фn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.3<(Фr/Фd)m/(Фs/Фn)s<0.5.
3. Блок оптического сканирования по п.1, в котором изменение длины волны источника света, вызванное изменением температуры, составляет d/dT, при этом d/dT<0.25.
4. Блок оптического сканирования по п.1, в котором первый оптический блок содержит анаморфную линзу или содержит независимую коллиматорную линзу и независимую цилиндрическую линзу.
5. Блок оптического сканирования по п.4, в котором первый оптический блок изготовлен из пластического материала; блок преломления и блок дифракции выполнены в виде единой детали на стороне падающего света и стороне выхода света анаморфной линзы путем инжекционного литья.
6. Блок оптического сканирования по п.5, в котором:
апертурная диафрагма расположена между источником света и первым оптическим блоком или
апертурная диафрагма расположена между первым оптическим блоком и оптическим дефлектором.
7. Блок оптического сканирования по п.1, в котором:
0.35<Фr/Фd<0.45 и 0.98<Фs/Фn<1.
8. Блок оптического сканирования по п.2, в котором:
0.35<(Фr/Фd)m/(Фs/Фn)s<0.45.
9. Электрофотографический аппарат формирования изображения, содержащий:
блок оптического сканирования, содержащий:
источник света, конфигурированный для излучения светового луча;
оптический дефлектор, конфигурированный для отклонения светового луча, излучаемого источником света;
первый оптический блок, расположенный между источником света и оптическим дефлектором, при этом первый оптический блок содержит блок преломления и блок дифракции; и
второй оптический блок, расположенный в направлении выхода света оптического дефлектора и конфигурированный так, чтобы световой луч, отклоненный оптическим дефлектором, формировал изображение на целевой поверхности сканирования, при этом:
диапазон отношения преломляющей силы Фr к дифракционной силе Фd первого оптического блока в направлении основного сканирования составляет 0.3<Фr/Фd<0.5 и
диапазон отношения преломляющей силы Фs к дифракционной силе Фn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.7<Фs/Фn<1.0;
при этом электрофотографический аппарат формирования изображения дополнительно содержит:
светочувствительный блок, выполненный с возможностью формировать скрытое изображение на целевой поверхности сканирования, проявочный блок, преобразующий скрытое изображение на светочувствительном блоке в тонерное изображение, устройство переноса, переносящее тонерное изображение на средство переноса, и фиксирующее устройство, фиксирующее тонерное изображение на средстве переноса.
10. Электрофотографический аппарат формирования изображения по п.9, в котором диапазон отношения отношения (Фr/Фd)m преломляющей силы Фr к дифракционной силе Фd первого оптического блока в основном направлении сканирования и отношения (Фs/Фn)s преломляющей силы Фs к дифракционной силе Фn первого оптического блока в направлении субсканирования составляет 0.3<(Фr/Фd)m/(Фs/Фn)s<0.5.
US 7750933 B2, 06.07.2010 | |||
JP 5058561 B2, 24.10.2012 | |||
US 2005206988 A1, 22.09.2005. |
Авторы
Даты
2023-06-08—Публикация
2020-05-06—Подача