Оптическая сканирующая система лазерного принтера Советский патент 1992 года по МПК G02B26/10 G02B9/12 G02B13/18 

Изобретение относится к полиграфии и может быть использовано в устройствах, обеспечивающих сканирование световым пучком, служащих Для воспроизведения изображения в полиграфии и вывода информации из ЭВМ.

Известны оптические сканирующие системы для лазерных принтеров, содержащие источник света, коллиматор, линзу для фокусировки излучения в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, вращающийся зеркальный многогранник, фокусирующий трехлипзовый объектив с одной или двумя сфероцилиндрическими линзами и фоторецептор 1.

Однако, в этой системе невозможно обеспечить линейность развертки, что приводит к искажению выводимой графической информации и требует использования специальной электронной системы компенсации нелинейности.

Прототипом изобретения является оптическая сканирующая система, используемая п лазерном принтере, содержащая

фокусирующий объектив, обеспечивающий линейность развертки -9-объсктив, состоящий из трехлмнз с поверхностями двоякой симметрии, причем последняя поверхность объектива выполнена тороидальной, а поверхность передней линзы, обращенная к плос кбсти изображения, - цилиндрической

2. Ч

Однако изготовление тороидальной линзы f - в -объектива, в особенности ее контроль и центровка, являются сложными технологическими процессами.

Целью изобретения является упрощение изготовления оптических деталей f - 0-объектива при сохранении высокого :аче- ства коррекции аберраций пятна рассеяния в пределах поля сканирования, а также обеспечения линейности развертки и компенсации биения растра.

Цель достигается тем, что передняя линза f - 0 -объектива имеет оид квэзиафо- кального положительного мениска, обращенного вогнутостью к источнику света, задняя и центральная линзы выполнены

и

N-в W

спгпЗЬ

Х|

а

Јь

сь

Ч

ПШ

сфероцилиндрическими с цилиндрической поверхностью, обращенной к источнику света, образующие которых лежат соответственно в плоскости сканирования и в плоскости, ей перпендикулярной, а цилиндрическая поверхность центральной линзы совпадает по кривизне с выпуклой сферической поверхностбю передней линзы и касается ее в плоскости сканирования, причем в сечениях соответствующими плоскостями оптическая сила этих линз положительная.

На чертеже (фиг. 1 - 3) изображена принципиальная оптическая сканирующая система лазерного принтера.

Предлагаемая оптическая сканирующая система содержит источник света (Диодный лазер) 1, коллиматор 2, цилиндрическую линзу 3, служащую для фокусировки излучения в плоскости, перпен- д и кул яр но и плоскости сканирования, вращающийся зеркальны и,многогранник 4, фокусирующий f - в -объектив, состоящий из квази- афокального положительного мениска 5 и сфероцилиндрических линз б и 7, а также фоторецептора 8.

Принцип работы схемы заключается в следующем.

Расходящийся пучок лучей от диодного лазера 1 двухлинзовым коллиматором 2 превращается в квазипараллельный, который затем цилиндрической линзой 3 фокусируется в линию, лежащую в плоскости сканирования около отражающей грани вращающегося зеркального барабана 4. Фокусирующий объектив, состоящий из трех линз 5,6,7, рассчитан таким образом, что его входной зрачок, совпадающий с отражающей гранью барабана в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, проектируется в плоскость изображения. В плоскости сканирования на f - -объектив падают параллельные пучки лучей с центром в точке пересечения главного луча с отражающей гранью барабана (пренебрегая некоторой нестабильностью точки пересечения из-за набега грани на главный луч), которые затем фокусируются в плоскости изображения.

В плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, на f - в -объектив падает расходящий пучок лучей из той же точки, который затем фокусируется в плоскости изображения.

Таким образом f - в -объектив образует изображение источника света в плоскости, где установлен фоторецетор 8.

Благодаря тому, что центр входного зрачка f- в -объектива и центр поля изображения оптически сопряжены в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, влияние пирамидальности и наклона оси вращения многогранника на биение растра в плоскости изображения оказываются пренебрежимо малыми.

В конкретном примере выполнения бы- ла рассчитана система на длину развертки 300 мм.

По энергетическим соображениям апертура коллиматора выбрана, равной 0,25, а диаметр параллельного пучка лучей после коллиматора составляет 6 мм. При расчетах оптической системы полагали, что тело свечения диодного лазера 1 отстоит и от внутренней поверхности защитного стекла

на величину Si -0,983 мм. При другой величине Si необходима соответствующая фокусировка коллиматора. Из конструктивных сообрах ений угол между оптическими осями коллиматора и f- в -объектива принят равным -65°. Зеркальный барабан имеет

шесть отражающих граней.

При оптимизации остаточных аберраций системы введено смещение оптической оси f- 0 -объектива в направлении оси Y (параллельно оси X) - 2,3 мм. Координаты

центра зеркального барабана в системе координат X -16,98, Y -8,8.

Повороты на края поля сканирования - 120,. Фокусное расстояние f-0 -объектива в плоскости сканирования -210,2 мм.

В пределах пятна рассеивания диаметром 80 мкм, что соответствует плотности растра 12,5 элемент/мм, схема обеспечивает концентрацию световой энергии, собранной коллиматором, не менее 70%.

В пределах поля сканирования 300 мм остаточная нелинейность составляет около 0,2%. В целом сканирующая система обеспечивает достаточно высокое качество аберрационной коррекции в пределах строки, высокие параметры линейности развертки в сочетании с обеспечением анаморфотной компенсации биения растра, к тому же f- 0 -объектив системы содержит лишь сфероцилиндрические линзы и

поэтому более технологичен в изготовлении, особенно в условиях массового производства.

Формула изобретения Оптическая сканирующая система лазерного принтера, содержащая источник света, коллиматор, фокусирующую линзу, зеркальный многогранник, объектив и фоторецептор, при этом объектив включает сфероцилиндрическую линзу, положительный

мениск, обращенный вогнутостью к источнику света, и одиночную линзу, отличающаяся тем. что, с целью упрощения конструкции, положительный мениск объектива установлен перед сфероцилиндрической линзой, третья одиночная линза выполнена сфероцилиндрической, причем цилиндрические поверхности линз обращены к источ- нику света и образующие их лежат

0

соответственно в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования ,и в плоскости сканирования, причем в сечении соответствующей плоскостью оптическая сила второй линзы положительная, а ее цилиндрическая поверхность совпадает по кривизне с выпуклой сферической поверхностью мениска и касается его в плоскости сканирования.

Использование: в лазерных принтерах, служащих для воспроизведения изображения в полиграфии и вывода информации из ЭВМ. Сущность изобретения: система содержит источник света, коллиматор, цилиндрическую линзу для фокусировки излучения в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования, вращающийся зеркальный барабан, фоторецептор и фокусирующий объектив из трех линз, обеспечивающий линейность развертки. Передняя лиИза объектива имеет вид квазиафокально- го положительного мениска, обращенного вогнутостью к источнику света, а цстальные линзы - сфероцилиндрические с взаимно перпендикулярными образующими. 3 ил.

А-А

фиг. Z