БЛОК ОПТИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКИЙ АППАРАТ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G02B26/10 G03G15/04 

Ссылка на родственную заявку

[0001] Данная заявка является входящей в национальную фазу согласно 35 U.S.С §371 международной заявкой №PCT/CN2020/088676, которая испрашивает приоритет китайской патентной заявки №201910416818.4 с названием «Блок оптического сканирования и электрофотографический аппарат для формирования изображения», поданной 17 мая 2019 г. в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение в целом относится к области технологии формирования оптических изображений и, в частности, относится к блоку оптического сканирования и электрофотографическому аппарату формирования изображения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Одним из наиболее важных структурных элементов электрофотографического аппарата формирования изображения (такого как лазерный принтер) является блок оптического сканирования. Блок оптического сканирования формирует скрытое изображение в соответствии с модулированным лазерным лучом данных изображения, подлежащих отображению на фоторецепторе, и сканирует лазерные пятна на поверхности фоторецептора с постоянной скоростью. Блок оптического сканирования должен фокусировать лазерный луч на поверхности фоторецептора через линзу f-θ. Направления оптического сканирования делятся на первичное направление сканирования и вторичное направление сканирования. Первичное направление сканирования - это направление по ширине, в котором свет сканирует фоторецептор, а вторичное направление сканирования - это направление вращения и перемещения оптического сканирования фоторецептора. Первичное направление сканирования перпендикулярно направлению вторичного сканирования.

[0004] В процессе оптического сканирования необходимо уменьшить кривизну линии сканирования на поверхности фоторецептора. Кривизна линии сканирования связана с ошибкой положения линзы f-θ. Ошибка положения объектива f-θ включает в себя ошибку формы, изменения положения и увеличения сканирования линзы f-θ. Радиус кривизны поверхности падения и выходной поверхности линзы f-θ значительно влияет на увеличение сканирования и отклонение сканирования светового луча на фоторецепторе. Кроме того, отклонение сканирования также может быть вызвано производственной ошибкой дефлектора или сотрясением во время работы дефлектора.

[0005] В существующей технологии линза f-θ имеет определенное отклонение сканирования в блоке оптического сканирования из-за различных проблем, таких как материал и кривизна. Поэтому вопрос как уменьшить ошибку сканирования блока оптического сканирования стал технической проблемой, которую необходимо срочно решить.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Настоящее изобретение направлено на создание блока оптического сканирования и аппарата формирования электрофотографического изображения, которые позволяют уменьшить ошибку сканирования блока оптического сканирования, с улучшением при этом качества печати изображений.

[0007] Варианты осуществления настоящего изобретения реализованы следующим образом.

[0008] Один аспект вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает блок оптического сканирования, содержащий источник света; и первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ, которые последовательно расположены вдоль направления основной оптической оси светового луча, излучаемого из источника света. Луч света, излучаемый из источника света, фокусируется на целевой поверхности сканирования после последовательного прохождения через первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ; направления оптического сканирования светового луча, излучаемого из источника света, включают в себя первичное направление сканирования и вторичное направление сканирования, которые перпендикулярны друг другу; при этом вдоль первичного направления сканирования линза f-θ удовлетворяет следующим выражениям:

[0009] SAG1>0 и SAG2>0; и 0<(SAG1+SAG2)/d<0,8; где SAG обозначает прогиб поверхности падения или выходной поверхности; задана система координат XYZ, в которой первичная поверхность сканирования представляет собой плоскость X-Z, а вторичная поверхность сканирования представляет собой плоскость Y-Z; SAG1 -значение Z поверхности падения линзы f-θ; SAG2 - значение Z выходной поверхности линзы f-θ; и d - центральная толщина линзы f-θ.

[0010] Опционально, увеличение линзы f-θ вдоль вторичного направления сканирования составляет Ms_fθ, что удовлетворяет следующему выражению:

[0011] -2.44<Ms_fθ<2.44.

[0012] Опционально источник света включает в себя первую светоизлучающую точку и вторую светоизлучающую точку, а линза f-θ удовлетворяет следующим выражениям вдоль первичного направления сканирования:

[0013] SAG1-1X), SAG2-1>0, SAG1-2>0, SAG2-2>0;

[0014] 0<(SAG1-l+SAG2-l)/d<0.8; и

[0015] 0<(SAG1-2+SAG2-2)/d<0.8;

[0016] где SAG1-1 - значение Z на пересечении светового луча первой светоизлучающей точки и поверхности падения линзы f-θ; SAG2-1 - значение Z на пересечении светового луча первой светоизлучающей точки и выходной поверхности линзы f-θ; SAG1-2 - значение Z на пересечении светового луча второй светоизлучающей точки и поверхности падения линзы f-θ; и SAG2-2 - значение Z на пересечении светового луча второй светоизлучающей точки и выходной поверхности линзы f-θ; и d - центральная толщина линзы f-θ.

[0017] Опционально первый оптический блок представляет собой одиночную анаморфную линзу; первый оптический блок дополнительно включает в себя блок преломления и блок дифракции; при этом блок преломления и блок дифракции соответственно расположены на стороне падающего света и стороне выходящего света одиночной анаморфной линзы; или первый оптический блок представляет собой коллиматорную линзу и цилиндрическую линзу.

[0018] Опционально анаморфная линза изготовлена из пластического материала или полимерного материала; при этом блок преломления и блок дифракции сформированы как единое целое на стороне падающего света и стороне выходящего света анаморфной линзы путем литья под давлением.

[0019] Опционально, апертурная диафрагма расположена между первым оптическим блоком и источником света, или апертурная диафрагма расположена между первым оптическим блоком и отклоняющим устройством.

[0020] Опционально отклоняющее устройство представляет собой дефлектор, имеющий четырехстороннее зеркало, или отклоняющее устройство представляет собой осциллятор.

[0021] Опционально блок оптического сканирования дополнительно включает в себя блок обнаружения сигнала синхронизации, который принимает световой луч, отклоненный отклоняющим устройством.

[0022] Опционально линза f-θ изготовлена из пластического материала.

[0023] Другой аспект вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает электрофотографический аппарат формирования изображения, причем электрофотографический аппарат формирования изображения включает в себя вышеупомянутый блок оптического сканирования; и дополнительно включает в себя 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 фиксирующий аппарат, фиксирующий тонерное изображение на средстве переноса.

[0024] Варианты осуществления настоящего изобретения обладают следующими полезными эффектами.

[0025] Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя блок оптического сканирования и электрофотографический аппарат формирования изображения. Блок оптического сканирования включает в себя источник света, а также включает в себя первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ, которые последовательно расположены вдоль направления основной оптической оси светового луча, излучаемого из источника света. Линза f-θ используется для фокусировки светового луча, отклоняемого отклоняющим устройством, так что световой луч формирует изображения на целевой поверхности сканирования светочувствительного блока. Отношение суммы значения Z поверхности падения линзы f-θ и значения Z выходной поверхности к центральной толщине d линзы f-θ составляет от 0 до 0,8, что снижает вероятность того, что траектория светового луча падает на целевую поверхность сканирования светочувствительного барабана из-за ненадлежащего выполнения формы поверхности падения и выходной поверхности линзы f-θ. Линза f-θ выполняется как единое целое, что позволяет снизить стоимость блока оптического сканирования, уменьшить чувствительность к кривизне кривой сканирования светового луча целевой поверхности сканирования светочувствительного блока, вызванную ошибкой положения f-θ, повысить степень свободы исполнения оптической конструкции, уменьшить количество ошибок установки и повысить эффективность производства.

Краткое описание чертежей

[0026] 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.

[0027] Фиг. 1 иллюстрирует структурную схему электрофотографического аппарата формирования изображения согласно различным примерам вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0028] фиг. 2 иллюстрирует структурную схему блока оптического сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0029] фиг. 3 иллюстрирует схему оптического пути в первичном направлении сканирования блока оптического сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0030] фиг. 4 иллюстрирует схему оптического пути в вторичном направлении сканирования блока оптического сканирования согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения;

[0031] фиг. 5 иллюстрирует структурную схему отклоняющего устройства с фиг. 4;

[0032] фиг. 6 иллюстрирует кривую изменения значения SAG для первичного направления сканирования поверхности падения линзы f-θ при эффективной ширине сканирования линзы f-θ;

[0033] фиг. 7 иллюстрирует кривую изменения значения SAG для первичного направления сканирования выходной поверхности линзы f-θ при эффективной ширине сканирования линзы f-θ;

[0034] фиг. 8 иллюстрирует кривую изменения отношения суммы значения SAG поверхности падения линзы f-θ и значения SAG выходной поверхности линзы f-θ к центральной толщине линзы f-θ при эффективной ширине сканирования линзы f-θ;

[0035] фиг. 9 иллюстрирует кривую изменения расчетных значений и значений отклонения линзы f-θ, когда световой луч, входящий в линзу f-θ, параллельно децентрализован на 0.05 мм;

[0036] фиг.10 иллюстрирует кривую изменения расчетных значений и значений отклонения линзы f-θ, когда световой луч, входящий в линзу f-θ, наклонен на 0.05°;

[0037] фиг. 11 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую величине отклонения светового луча в направлении Y;

[0038] фиг. 12 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую величине отклонения светового луча вдоль направления X;

[0039] фиг. 13 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую величине отклонения светового луча в направлении Z;

[0040] фиг. 14 иллюстрирует схематическую траекторию светового луча, когда два световых луча проходят через отклоняющее устройство к поверхности падения линзы f-θ;

[0041] фиг. 15 иллюстрирует схематическую траекторию светового луча, когда два световых луча проходят через отклоняющее устройство к выходной поверхности линзы f-θ;

[0042] фиг. 16 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую углам наклона светового луча вдоль направления X;

[0043] фиг. 17 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую углам наклона светового луча вдоль направления Y; и

[0044] фиг. 18 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую углам наклона светового луча вдоль направления Z.

[0045] Обозначения на чертежах:

[0046] 100 блок оптического сканирования; 10 источник света; 20 отклоняющее устройство; 30 первый оптический блок; 40 линза f-θ; 50 опорный блок; 200 электрофотографическое устройство формирования изображения; 210 светочувствительный блок; 220 проявочный блок; 230 передаточное устройство; 240 фиксирующий аппарат.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0047] 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.

[0048] 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.

[0049] Следует отметить, что одинаковые ссылочные номера и буквы обозначают аналогичные элементы на приложенных чертежах. Таким образом, если определенный элемент обозначен на одном чертеже, нет необходимости дополнительно обозначать и пояснять его на последующих чертежах.

[0050] 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 которые обычно помещается описанный продукт при использовании. 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. При этом термины «первый», «второй», «третий» и т.п. используются только для различения описываемых элементов и не могут рассматриваться как указывающие или подразумевающие их относительную важность.

[0051] При этом термины «горизонтальный», «вертикальный» и т.п. не указывают, что компонент должен быть абсолютно горизонтальным или расположенным по вертикали, и он может иметь небольшой наклон. Например, «горизонтальный» указывает только на то, что направление более горизонтальное, чем «вертикальное», и означает, что конструкция не обязательно полностью горизонтальна, и может быть слегка наклонена.

[0052] Касательно описания настоящего изобретения следует также отметить, что термины «набор», «установка», «подсоединенный» и «соединенный» следует понимать в широком смысле, если иное четко и точно не указано. Например, это может быть фиксированное соединение, разъемное соединение или цельное соединение; это может быть механическое соединение или электрическое соединение; это может быть прямое соединение или опосредованное соединение через промежуточное средство, а также внутреннее сообщение между двумя компонентами. Специалисты в данной области техники могут понять конкретные значения терминов, раскрытых выше, в конкретных ситуациях.

[0053] Как показано на фиг. 1 и 2, различные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают блок 100 оптического сканирования, включающий в себя источник 10 света и первый оптический блок 30, отклоняющее устройство 20 и линзу 40 f-θ, которые последовательно расположены вдоль направления основной оптической оси светового луча, излучаемого из источника 10 света. Луч света, излучаемый из источника 10 света, может последовательно проходить через первый оптический блок 30, отклоняющее устройство 20 и линзу 40 f-θ, а затем фокусироваться на целевой поверхности сканирования светочувствительного блока 210. Направления оптического сканирования светового луча, излучаемого из источника 10 света, могут включать в себя первичное направление сканирования и вторичное направление сканирования, которые перпендикулярны друг другу. Линза 40 f-θ может удовлетворять следующим выражениям в первичном направлении сканирования:

[0054] где SAG обозначает прогиб поверхности падения или выходной поверхности (то есть, степень углубления поверхности). Как показано на фиг. 3-4, задана система координат XYZ, в которой поверхностью первичного сканирования является плоскость XZ, а поверхностью вторичного сканирования - плоскость YZ; SAG1 - значение Z поверхности падения линзы 40 f-θ; и SAG2 представляет собой значение Z выходной поверхности линзы 40 f-θ, где значение Z представляет собой значение параметра формы линзы f-θ, а значение Z относится к прогибу формы (SAG) линзы f-θ. Согласно системе координат XYZ, показанной на фиг. 3, значение Z показывает изменение вдоль оси Z в соответствии с положением в направлениях оси X и оси Y; пересечения между основной оптической осью и каждой из поверхности падения и выходной поверхности линзы f-θ могут быть определены как точки отсчета для значений Z на поверхности падения и выходной поверхности; линза f-θ имеет асферическую форму вдоль первичного направления сканирования, a d представляет собой центральную толщину линзы 40 f-θ.

[0055] В качестве примера можно привести тестирование набора блока 100 оптического сканирования при нормальном использовании. Подробные параметры блока 100 оптического сканирования могут быть показаны в Таблице 1.

[0056] В пределах диапазона максимального эффективного угла сканирования θ_max Таблица 2 может быть получена согласно измеренным значениям SAG1 и SAG2 при эффективной ширине сканирования различных линз f-θ. Таблица 2 может показывать список соответствующих отношений между эффективной шириной сканирования линзы f-θ и SAG1 и SAG2 соответственно, где эффективная ширина сканирования W' линз f-θ может составлять от -40 мм до 40 мм.

[0057] По соответствующему отношению между эффективной шириной сканирования W' линз f-θ и SAG1 и SAG2, могут быть получены диаграммы взаимосвязи кривых, показанные на фиг. 6 и 7. Таблицу 3 можно получить, используя совместно значение d центральной толщины линзы 40 f-θ в Таблице 1, эффективную ширину сканирования W' линз f-θ от -40 мм до 40 мм, соответствующее отношение между эффективным сканированием ширины W' линз f-О и отношением суммы SAG1 и SAG2 к центральной толщине d линзы 40 f-θ.

[0058] Из Таблицы 3 видно, что отношение суммы значения Z SAG1 поверхности падения линзы 40 f-θ и значения Z SAG2 выходной поверхности линзы 40 f-θ к центральной толщине d линзы 40 f-θ могут удовлетворять выражениям (1) и (2). По вышеупомянутым примерным значениям, показанным в таблице 2, как показано на фиг. 8, может быть построена кривая соотношения отношения суммы значения SAG поверхности падения линзы 40 f-θ и значения SAG выходной поверхности линзы 40 f-θ к центральной толщине f-θ линзы 40 при различной эффективной ширине сканирования W' линз f-θ.

[0059] Блок 100 оптического сканирования и электрофотографическое устройство формирования изображения, предусмотренные различными вариантами осуществления настоящего изобретения, могут включать в себя источник 10 света и первый оптический блок 30, отклоняющее устройство 20 и линзу 40 f-θ, которые расположены последовательно вдоль направления основной оптической оси светового луча, излучаемого из источника 10 света. Линза 40 f-θ может использоваться для сведения светового луча, отклоненного отклоняющим устройством 20, так что световой луч может формировать изображения на целевой поверхности сканирования светочувствительного блока 210. Отношение суммы значения Z поверхности падения и значения Z выходной поверхности линзы f-θ 40 к центральной толщине d линзы f-θ 40 может составлять от 0 до 1.0, что позволяет снизить вероятность того, что траектория светового луча падает на целевую сканирующую поверхность светочувствительного блока 210 из-за ненадлежащего выполнения формы поверхности падения и выходной поверхности линзы f-θ 40. Линза f-θ 40 может выполняться как единое целое, что позволяет снизить стоимость блока оптического сканирования, уменьшить чувствительность к кривизне кривой сканирования светового луча целевой поверхности сканирования светочувствительного блока 210, вызванную ошибкой положения линзы f-θ 40, повысить степень свободы исполнения оптической конструкции, уменьшить количество ошибок установки и повысить эффективность производства.

[0060] Опционально, увеличение линзы f-θ вдоль вторичного направления сканирования составляет Ms_fθ, что может удовлетворять следующему выражению:

[0061] В частности, чтобы уменьшить отклонение сканирования, вызванное ошибкой положения линзы f-θ 40, что приводит к дефектам формирования изображения, необходимо обеспечить, чтобы положение линзы f-θ 40 находилось в пределах диапазона допуска, который может не приводить к дефектам формирования изображения. Таким образом, можно избежать отклонения изображения, падающего на целевую поверхность сканирования светочувствительного барабана, когда положение линзы f-θ смещается, и может быть удовлетворено расчетное требование формирования изображения. Путем установки положения отклонения и угла отклонения светового луча после того, как световой луч отклоняющего устройства 20 попадает в линзу f-θ 40, характеристики продукта могут быть удовлетворены в пределах допустимого диапазона ошибок машинного производства и без значительного увеличения стоимости производства.

[0062] Вдоль направления сканирования точность изготовления линзы f-θ 40 или ошибка позиционирования линзы f-θ 40 могут привести к отклонению светового луча относительно центра падения оптической оси во время процесса передачи, или погрешность изготовления дефлектора и дрожание при работе дефлектора также могут привести к отклонению светового луча относительно центра падения оптической оси во время процесса передачи. Кривые изменения соотношения между расчетным значением и фактическими значениями отклонения кривых сканирования луча, когда луч, входящий в линзу f-θ 40, децентрализован параллельно на 0,05 мм, а луч, входящий в линзу f-θ, наклонен на 0,05°, можно видеть, соответственно, на фиг. 9-10.

[0063] Опционально источник 10 света включает в себя первую светоизлучающую точку и вторую светоизлучающую точку; и линза f-θ 40 может удовлетворять следующим выражениям в первичном направлении сканирования:

[0064] где SAG1-1 это значение Z на пересечении светового луча первой светоизлучающей точки и поверхности падения линзы f-θ 40; SAG2-1 это значение Z на пересечении светового луча первой светоизлучающей точки и выходной поверхности линзы f-θ 40; SAG1-2 это значение Z на пересечении светового луча второй светоизлучающей точки и поверхности падения линзы f-θ 40; и SAG2-2 это значение Z на пересечении светового луча второй светоизлучающей точки и выходной поверхности линзы f-θ 40; и d это центральная толщина линзы f-θ 40.

[0065] Поверхность первичного направления сканирования - это плоскость X-Z, а поверхность вторичного направления сканирования - это плоскость Y-Z, которые могут быть включены в систему координат XYZ. Ошибка положения отклоняющего устройства 20 может привести к тому, что световой луч, попадающий в линзу f-θ 40, будет иметь соответствующие значения отклонения, соответствующие направлению X, направлению Y и направлению Z в системе координат XYZ, так что может быть сконструирован блок оптического сканирования, которое может удовлетворять диапазону отклонений. Например, вдоль вторичного направления сканирования, когда падающий световой луч попадает на поверхность падения линзы f-θ 40, ошибка позиционирования линзы f-θ 40, или производственная ошибка отклоняющего устройства 20, или дрожание при работе отклоняющего устройства 20 могут привести к отклонению светового луча относительно центра падения оптической оси во время процесса передачи. Расстояния отклонения световых лучей, излучаемых из первой светоизлучающей точки и второй светоизлучающей точки относительно центра падения оптической оси, могут быть заданы как ±0,05 мм или ±0,1 мм, и соответствующие отклонения светового пучка в каждом направлении могут быть протестированы, при этом конкретные измеренные данные расстояний отклонения, соответствующих световым лучам в направлениях Y, X и Z, могут быть представлены в Таблице 4.

[0066] На основании таблицы 4 фиг. 11 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую величине отклонения светового луча вдоль направления Y; фиг. 12 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую величине отклонения светового луча вдоль направления Y; и фиг. 13 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую величине отклонения светового луча вдоль направления Y. Из вышеуказанных кривых данных видно, что при выполнении вышеуказанных выражений величины отклонения светового пучка вдоль направления Y, величины отклонения светового пучка вдоль направления X и величины отклонения светового пучка вдоль направления Z, которые отклоняются от расчетного значения, могут быть относительно малыми, и могут быть удовлетворены расчетные характеристики для оптического сканирующего устройства (блока).

[0067] Фиг. 14-15 могут быть схемами траектории, когда два световых луча первой и второй светоизлучающих точек проходят через отклоняющее устройство к поверхности падения и выходной поверхности линзы f-θ, соответственно. Когда первая светоизлучающая точка и вторая светоизлучающая точка используются в качестве источника 10 света, первая светоизлучающая точка и вторая светоизлучающая точка могут быть расположены рядом и излучать свет последовательно, а луч света, излучаемый первой светоизлучающей точкой, и луч света, излучаемый из второй светоизлучающей точки, могут соответственно проходить через линзу f-θ 40. В пределах диапазона максимального эффективного угла сканирования *0max может быть получена Таблица 5 на основании измеренных значений SAG1-1 при измеренных эффективных ширинах W' сканирования различных линз f-θ. В таблице 5 показаны измеренные значения SAG1-1, когда эффективные ширины сканирования W' линз f-θ составляют от -40 мм до 40 мм.

[0068] Сходным образом, в пределах диапазона максимального эффективного угла сканирования θ_max может быть получена Таблица 6 на основании измеренных значений SAG1-2 при измеренных эффективных ширинах W сканирования различных линз f-θ. В таблице 6 показаны измеренные значения SAG1-2, когда эффективные ширины сканирования W линз f-θ составляют от -40 мм до 40 мм.

[0069] Сходным образом, в пределах диапазона максимального эффективного угла сканирования θ_max может быть получена Таблица 7 на основании измеренных значений SAG2-1 при измеренных эффективных ширинах W сканирования различных линз f-θ. В таблице 7 показаны измеренные значения SAG2-1, когда эффективные ширины сканирования W линз f-θ составляют от -40 мм до 40 мм.

[0070] Сходным образом, в пределах диапазона максимального эффективного угла сканирования θ_max может быть получена Таблица 8 на основании измеренных значений SAG2-2 при измеренных эффективных ширинах W сканирования различных линз f-θ. В таблице 8 показаны измеренные значения SAG2-2, когда эффективные ширины сканирования W линз f-θ составляют от -40 мм до 40 мм.

[0071] При той же ширине сканирования W' линзы f-θ, из таблицы 1 можно видеть, что центральная толщина d линзы f-θ 40 составляет около 9 мм. Таблица 9 может быть получена в соответствии с отношением суммы SAG1-1 и SAG2-1 к центральной толщине d линзы f-θ 40 и отношением суммы SAG1-2 и SAG2-2 к центральной толщине d линзы f-θ 40.

[0072] Из Таблицы 9 можно видеть, что после того, как световой луч, излучаемый из первой светоизлучающей точки, отклоняется отклоняющим устройством 20, отношение суммы значения Z SAG1-1 на пересечении светового луча и поверхности падения линзы f-θ 40 и значения Z SAG1-2 на пересечении светового луча и выходной поверхности линзы f-θ 40 к центральной толщине d линзы f-θ 40 могут удовлетворять выражению (5) и выражению (6). Сходным образом, после того, как световой луч, излучаемый второй светоизлучающей точкой, отклоняется отклоняющим устройством 20, отношение суммы значения Z на пересечении светового луча и поверхности падения линзы f-θ 40 SAG1 -1 и значения Z на пересечении светового луча и выходной поверхности линзы f-θ 40 SAG1-2 к центральной толщине d линзы 40 f-θ может удовлетворять выражению (5) и выражению (6).

[0073] Расстояния отклонения световых лучей, излучаемых из первой светоизлучающей точки и второй светоизлучающей точки относительно центра падения оптической оси, могут быть заданы как ±0,05 мм или ±0,1 мм, и соответствующие отклонения светового пучка в каждом направлении могут быть протестированы, при этом конкретные измеренные данные расстояний отклонения, соответствующих световым лучам в направлениях Y, X и Z, могут быть представлены в Таблице 4.

[0074] Поверхность первичного направления сканирования - это плоскость X-Z, а поверхность направления вторичного сканирования - это плоскость Y-Z, которые могут быть включены в систему координат XYZ. Например, вдоль первичного направления сканирования, когда падающий световой луч попадает на поверхность падения линзы f-θ 40, ошибка позиционирования линзы f-θ 40, или производственная ошибка отклоняющего устройства 20, или дрожание при работе отклоняющего устройства 20 могут привести к отклонению светового луча относительно центра падения оптической оси во время процесса передачи. Углы наклона световых лучей, излучаемых из первой светоизлучающей точки и второй светоизлучающей точки по отношению к центру падения оптической оси, могут быть заданы как ±0,05° или ±0,1°, могут быть протестированы соответствующие отклонения светового пучка в каждом направлении, при этом конкретные данные об углах наклона светового луча в направлениях X, Y и Z могут быть представлены в Таблице 10.

[0075] На основании данных Таблицы 10, фиг. 16 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую углам наклона светового луча в направлении X; фиг. 17 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую углам наклона светового луча в направлении Y; и фиг. 18 иллюстрирует кривую данных отклонения, соответствующую углам наклона светового луча в направлении Z. Из вышеуказанных кривых данных можно видеть, что при выполнении вышеуказанных выражений величины наклона светового пучка вдоль направления Y, величины наклона светового пучка вдоль направления X и величины наклона светового пучка вдоль направления Z, которые отклоняются от расчетного значения, могут быть относительно малыми, и могут быть удовлетворены расчетные характеристики для оптического сканирующего устройства (блока).

[0076] Первый оптический блок 30 может быть одиночной анаморфной линзой. Первый оптический блок 30 может дополнительно включать в себя блок преломления и блок дифракции; и блок преломления и блок дифракции могут быть соответственно расположены на стороне падающего света и стороне выходящего света одиночной анаморфной линзы. Или первый оптический блок 30 может быть коллиматорной линзой и цилиндрической линзой.

[0077] Следует отметить, что первый оптический блок 30 может быть одиночной анаморфной линзой с блоком преломления и блоком дифракции, расположенными на стороне падающего света и стороне выходящего света, соответственно. Анаморфная линза может выполнять функции коллиматорной линзы и цилиндрической линзы, и основная оптическая ось анаморфной линзы может быть сконфигурирована в соответствии с источником 10 света; так что после того, как световой луч, излучаемый из источника 10 света, коллимируется анаморфной линзой, качество светового луча, направляемого на отклоняющее устройство 20, может быть выше. Анаморфная линза может быть изготовлена из единой линзы, что позволяет сократить количество этапов обработки и уменьшить ошибки сборки. Анаморфная линза также может быть группой линз, образованной комбинацией коллиматорной линзы и цилиндрической линзы.

[0078] Изменение показателя преломления, вызванное изменением температуры первого оптического блока 30, отклоняющего устройства 20 или линзы f-θ 40, или изменение длины волны, вызванное изменением температуры источника света 10, в каждом случае может привести к изменению фокусного расстояния. Следовательно, это может препятствовать точной фокусировке света, излучаемого источником 10 света, на целевую поверхность сканирования светочувствительного блока 210. В одном варианте осуществления, чтобы компенсировать возможное изменение положения фокуса из-за изменения температуры, первый оптический блок 30 может включать в себя одиночную анаморфную линзу, блок преломления и блок дифракции; и блок преломления и блок дифракции могут быть сформированы как одно целое на стороне падающего света и стороне выходящего света анаморфной линзы посредством инжекционного литья.

[0079] В одном варианте осуществления первый оптический блок 30 может представлять собой комбинацию анаморфной линзы, блока преломления и блока дифракции; анаморфная линза может быть изготовлена из пластичного или полимерного материала. Во-первых, пластичные и полимерные материалы могут подвергаться инжекционному литью или литью в форме; и такой способ производства может давать значительно преимущество по стоимости и позволяет лучше контролировать производство и производственные затраты. Во-вторых, блок преломления и блок дифракции могут быть расположены соответственно с двух сторон анаморфной линзы; и при совместном действии блока преломления блока и блока дифракци также можно компенсировать отклонение положения фокуса, вызванное изменением температуры, что может быть полезно для улучшения до определенной степени качества печати. Кроме того, на анаморфной линзе могут быть размещены как блок преломления, так и блок дифракции, что может эффективно уменьшить общий объем блока 100 оптического сканирования; блок преломления и блок дифракции могут быть установлены с анаморфной линзой в качестве основы; и отдельное основание может не требоваться для опоры блока преломления и блока дифракции. Таким образом, может быть уменьшена сложность сборки и сокращены этапы установки, что может быть выгодно для процесса установки и стоимости производства.

[0080] Опционально апертурная диафрагма может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и источником 10 света, или апертурная диафрагма может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и отклоняющим устройством 20.

[0081] Следует отметить, что, во-первых, каждый компонент может быть неподвижно установлен на опорном блоке 50, так что апертурная диафрагма 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 из источника 10 света, может проходить через апертурную диафрагму в заданную форму пятна. Например, апертурная диафрагма может быть выполнена как круглая апертурная диафрагма, эллиптическая апертурная диафрагма, квадратная апертурная диафрагма и т.п.; апертурная диафрагма не может быть ограничена конкретной формой, и специалисты в данной области техники могут выполнить подходящие модификации в соответствии с реальными ситуациями.

[0082] Во-вторых, апертурная диафрагма может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и источником 10 света, чтобы ограничивать световой луч, излучаемый из источника 10 света. Или апертурная диафрагма также может быть расположена между первым оптическим блоком 30 и отклоняющим устройством 20; и, соответственно, световой луч, который входит в отклоняющее устройство 20 после модуляции первым оптическим блоком 30, также может быть ограничен. Очевидно, что световой луч, излучаемый из источника 10 света, не может быть ограничен, то есть апертурная диафрагма также может быть исключена.

[0083] Например, в одном варианте осуществления, как показано на фиг. 5, отклоняющее устройство 20 может быть отражателем, имеющим четырехстороннее зеркало, или же отклоняющее устройство 20 может быть осциллятором.

[0084] Следует отметить, что отклоняющее устройство 20 можно также назвать сканером светового луча, который представляет собой устройство, которое изменяет направление распространения светового луча в пространстве в соответствии с определенным правилом. В общем случае зеркало (или многогранный отражатель) можно механически поворачивать для изменения угла падения светового луча на поверхность падения линзы f-6, тем самым достигая цели отклонения отраженного светового луча. В одном варианте осуществления, например, многогранный отражатель может быть четырехсторонним зеркалом. Другой широко используемый дефлектор может использовать электрооптические или акустооптические эффекты для изменения показателя преломления прозрачной среды для достижения цели отклонения световых лучей. Такой тип дефлектора в общем случае применим только для сценария отклонения лазерного луча с одиночной длиной волны. Другое отклоняющее устройство 20 может быть резонансным оптическим дефлектором, который может включать в себя осциллятор с микроколебательной структурой и достигать цели отклонения луча посредством возвратно-поступательных торсионных колебаний.

[0085] Как показано на фиг. 1 и 2, в одном варианте осуществления блок 100 оптического сканирования может дополнительно включать в себя блок обнаружения сигнала синхронизации, который принимает световой луч, отклоненный отклоняющим устройством 20. Блок обнаружения сигнала синхронизации может быть сконфигурирован для получения сигнала синхронизации; и сигнал синхронизации может быть сконфигурирован для определения начальной позиции, в которой световой луч, излучаемый блоком 100 оптического сканирования, фокусируется на целевой поверхности сканирования светочувствительного блока 210.

[0086] Следует отметить, что блок обнаружения сигнала синхронизации может включать в себя датчик обнаружения синхронизации и линзу обнаружения синхронизации. Часть света, отклоняемого отклоняющим устройством 20, может попадать в датчик обнаружения синхронизации через линзу обнаружения синхронизации. В этот момент датчик обнаружения синхронизации может генерировать сигнал синхронизации, чтобы соответствовать горизонтальной синхронизации строки развертки в направлении сканирования.

[0087] В одном варианте осуществления линза f-θ 40 может быть изготовлена из пластика, и центральная толщина линзы f-θ 40 может составлять d =9 мм.

[0088] Как показано на фиг. 1, различные варианты осуществления также предусматривают электрофотографический аппарат 200 формирования изображения. Электрофотографический аппарат 200 формирования изображения может включать в себя вышеупомянутый блок 100 оптического сканирования, а также светочувствительный блок 210, способный формировать скрытое изображение на поверхности объекта сканирования, блок 220 проявления, 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. 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 могут не быть описаны здесь подробно.

[0089] 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. Вышеупомянутое может быть просто необязательными вариантами осуществления настоящего раскрытия и может не предназначаться для ограничения настоящего раскрытия. Любая модификация, эквивалентная замена, улучшение и т.п., выполненные в рамках сущности и принципов настоящего изобретения, должны включаться в объем правовой охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к области формирования оптических изображений и касается блока оптического сканирования. Блок содержит последовательно расположенные источник света, первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ. Луч света, излучаемый из источника света, фокусируется на целевой поверхности сканирования после последовательного прохождения через первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ. Направления оптического сканирования светового луча включают в себя первичное направление сканирования и вторичное направление сканирования, которые перпендикулярны друг другу. Вдоль первичного направления сканирования линза f-θ удовлетворяет выражениям SAG1>0, SAG2>0, 0<(SAG1+SAG2)/d<0.8, где SAG обозначает прогиб поверхности падения или выходной поверхности и SAG1 и SAG2 представляют собой значения Z поверхности падения и выходной поверхности линзы f-θ, а d представляет собой центральную толщину линзы f-θ. Технический результат заключается в уменьшении ошибки сканирования. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил., 10 табл.

1. Блок оптического сканирования, содержащий:

источник света; и

первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ, последовательно расположенные вдоль направления основной оптической оси светового луча, излучаемого из источника света, при этом:

луч света, излучаемый из источника света, фокусируется на целевой поверхности сканирования после последовательного прохождения через первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ;

направления оптического сканирования светового луча, излучаемого из источника света, включают в себя первичное направление сканирования и вторичное направление сканирования, которые перпендикулярны друг другу; и

вдоль первичного направления сканирования линза f-θ удовлетворяет следующим выражениям:

SAG1>0 и SAG2>0; и

0<(SAG1+SAG2)/d<0.8;

где SAG обозначает прогиб поверхности падения или выходной поверхности; SAG1 представляет собой значение Z поверхности падения линзы f-θ; SAG2 представляет собой значение Z выходной поверхности линзы f-θ; при этом первичная поверхность сканирования представляет собой плоскость X-Z в системе координат XYZ, а вторичная поверхность сканирования представляет собой плоскость Y-Z в системе координат XYZ; и d представляет собой центральную толщину линзы f-θ.

2. Блок оптического сканирования по п. 1, в котором:

увеличение линзы f-θ вдоль вторичного направления сканирования составляет Ms_fθ, что удовлетворяет следующему выражению:

-2.44≤Ms_fθ≤2.44.

3. Блок оптического сканирования по п. 1, в котором:

источник света включает в себя первую светоизлучающую точку и вторую светоизлучающую точку, а линза f-θ удовлетворяет следующим выражениям вдоль первичного направления сканирования:

SAG1-1>0, SAG2-1>0, SAG1-2>0, SAG2-2>0;

0<(SAG1-1 + SAG2-1)/d<0.8; и

0<(SAG1-2 + SAG2-2)/d<0.8;

где SAG1-1 представляет собой значение Z на пересечении светового луча первой светоизлучающей точки и поверхности падения линзы f-θ; SAG2-1 представляет собой значение Z на пересечении светового луча первой светоизлучающей точки и выходной поверхности линзы f-θ; SAG1-2 представляет собой значение Z на пересечении светового луча второй светоизлучающей точки и поверхности падения линзы f-θ; и SAG2-2 представляет собой значение Z на пересечении светового луча второй светоизлучающей точки и выходной поверхности линзы f-θ; и d представляет собой центральную толщину линзы f-θ.

4. Блок оптического сканирования по п. 1, в котором:

первый оптический блок включает в себя одиночную анаморфную линзу, блок преломления и блок дифракции; при этом блок преломления и блок дифракции соответственно расположены на стороне падающего света и стороне выходящего света одиночной анаморфной линзы; или

первый оптический блок представляет собой коллиматорную линзу и цилиндрическую линзу.

5. Блок оптического сканирования по п. 4, причем анаморфная линза изготовлена из пластического материала или полимерного материала; блок преломления и блок дифракции выполнены в виде единой детали на стороне падающего света и стороне выходящего света анаморфной линзы путем инжекционного литья.

6. Блок оптического сканирования по п. 5, в котором апертурная диафрагма расположена между первым оптическим блоком и источником света или апертурная диафрагма расположена между первым оптическим блоком и отклоняющим устройством.

7. Блок оптического сканирования по п. 6, в котором отклоняющее устройство представляет собой дефлектор, имеющий четырехстороннее зеркало, или отклоняющее устройство представляет собой осциллятор.

8. Блок оптического сканирования по п. 7, дополнительно содержащий блок обнаружения сигнала синхронизации, принимающий световой луч, отклоненный отклоняющим устройством.

9. Блок оптического сканирования по п. 8, в котором линза f-θ изготовлена из пластического материала.

10. Электрофотографический аппарат формирования изображения, содержащий:

блок оптического сканирования, содержащий:

источник излучения; и

первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ, последовательно расположенные вдоль направления основной оптической оси светового луча, излучаемого из источника света, причем:

луч света, излучаемый из источника света, фокусируется на целевой поверхности сканирования после последовательного прохождения через первый оптический блок, отклоняющее устройство и линзу f-θ;

направления оптического сканирования светового луча, излучаемого из источника света, включают в себя первичное направление сканирования и вторичное направление сканирования, которые перпендикулярны друг другу; и

вдоль первичного направления сканирования линза f-θ удовлетворяет следующим выражениям

SAG1>0 и SAG2>0; и

0<(SAG1+SAG2)/d<0.8,

где SAG обозначает прогиб поверхности падения или выходной поверхности; SAG1 представляет собой значение Z поверхности падения линзы f-θ; и SAG2 представляет собой значение Z выходной поверхности линзы f-θ; при этом первичная поверхность сканирования представляет собой плоскость X-Z в системе координат XYZ, а вторичная поверхность сканирования представляет собой плоскость Y-Z в системе координат XYZ; и d представляет собой центральную толщину линзы f-θ;

и дополнительно содержит светочувствительный блок, выполненный с возможностью формирования скрытого изображения на целевой поверхности сканирования, проявочный блок, преобразующий скрытое изображение на светочувствительном блоке в тонерное изображение, устройство переноса, переносящее тонерное изображение на средство переноса, и фиксирующий аппарат, фиксирующий тонерное изображение на средстве переноса.