衍射偏轉光束掃描系統的製作方法

2023-05-30 01:32:26

專利名稱：衍射偏轉光束掃描系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子攝影成像裝置中的光束掃描系統，更具體地說涉及這樣一種光束掃描系統，它利用衍射圓盤使從光源發出的光束髮生衍射偏轉，在該系統中對反射鏡的安放進行了改進，反射鏡用於反射經衍射偏轉後的光線並使之射向光敏介質。
通常，光束掃描系統用於電子攝影成像裝置中，利用從雷射掃描元件和光源發出的掃描光束在如感光體網板的光敏介質上形成靜電潛像。近來，出現了一種多光束掃描系統，該系統採用一個旋轉的衍射圓盤，代替傳統光束掃描系統中的旋轉多面體，使從光源發出的光束髮生衍射並偏轉。

圖1是這種光束掃描系統的概圖。
參照圖1，該光束掃描系統包括光源10和安裝在光源10上方可旋轉的衍射圓盤11。衍射圓盤11和驅動馬達12耦合在一起高速旋轉，衍射圓盤表面是具有衍射圖案的多個扇形區。
從光源10發出的光束當通過旋轉的衍射圓盤11時，衍射圖案使光束髮生衍射。由於隨衍射圓盤11旋轉角的不同，圓盤上的衍射圖案會產生相應不同的衍射角，因而從同一光源10發出的光束，隨衍射圓盤11的旋轉，會發生不同衍射角的衍射，從而產生光束單一的掃描線。經衍射圓盤11衍射後的光束再通過多個反射鏡13和14的偏轉，改變了它的傳播方向。
反射光束再通過一光束校正裝置。通常，聚光鏡15用於聚光和反射光束，全息單元16用於衍射和傳播光束，使該光束射向光敏介質(圖上沒顯示)，如感光體網板。另外，光束校正裝置可能用F-θ透鏡(圖上沒顯示)代替，來校正光束的掃描寬度和焦點位置。F-θ透鏡校正主掃描方向上掃描的光束像差，當衍射圓盤11旋轉時，調整光束的形狀。
通過以上操作，從光源10發出的光束可以在感光體網板上形成一掃描線，掃描線位於主掃描方向上，即和感光體網板移動方向垂直的方向上。
圖1中只畫出了一個光源10。但彩色印表機需要有黃色(Y)，深紅色(M)，青色(C)，和黑色(B)幾個光源。圖2畫出了需要多光源的多光束掃描系統中的多個光源21，22，23和24和衍射圓盤20，當衍射圓盤20旋轉時，從光源21，22，23和24發出的光束髮生衍射，傳播衍射圓盤20每一個不同扇區形成的衍射圖案，而產生各自不同的掃描線L1，L2，L3，L4。掃描線L1，L2，L3，L4的掃描方向和衍射圓盤20相切。
在多光束掃描系統中，從光源21，22，23和24發出的光束，經衍射圓盤20衍射偏轉後，光束傳播路徑變成同一方向傳播，即x-軸方向，使掃描光束平行射在感光體網板上(沒畫出)。為了光束平行掃描，在衍射圓盤20上方安置多個第一反射鏡31，32和33和多個第二反射鏡41，42，43和44。也就是說，從光源21，22和23發出的光束當通過衍射圓盤20的每一個不同扇區時被衍射偏轉，再經過第一反射鏡31，32，和33及第二反射鏡41，42和43的反射，沿著x-軸方向。同樣，從光源24發出的並經衍射圓盤20衍射偏轉的光束(見圖2)，依次通過另一第一反射鏡(沒畫出)和第二反射鏡44的反射，也沿著x-軸方向。
優選地，為了安裝方便和掃描線的穩定，把第二反射鏡41，42，43和44安放在衍射圓盤20中心上方不同高度處，如圖3所示。但是，如圖2和3所示那樣，光源21，22，23和24相對於衍射圓盤20中心對稱安放時，每一束掃描線的方向彼此並不一致。對於由光源對稱安放而產生的問題將參照圖4A，4B，4C，4D更詳細地描述。
圖4A顯示了從光源24發出的光束的傳播路徑。也就是說，從光源24發出的光束先通過第一反射鏡34的反射使其中掃描線沿著X軸方向。然後，光束通過放在衍射圓盤20中心上方的第二反射鏡的再反射，使掃描線沿著如圖中以箭頭D1表示的Y軸負方向。同樣，如圖4B和4C所示，從光源22和23已發出的光束的掃描線分別經過第一反射鏡32和33，再經過第二反射鏡42和43的反射，也如箭頭D1所示的沿著Y軸負方向。
但是，參見圖4D，從光源21發出的並經過第一反射鏡31和第二反射鏡41反射後的光束掃描線沿著如箭頭D2所示的Y軸方向。這個方向和從光源22，23和24發出光束的掃描線方向D1相反。這種掃描線方向的不一致性在把光掃描到感光體網板前必須用一附加電路或機械裝置加以校正。
為了避免因光源21，22，23和24對於衍射圓盤20中心對稱安放而產生的掃描線方向不一致性，提出了如圖5所示的結構，在此結構中，所有光源51，52，53和54都安放於一個截面內，該截面由通過衍射圓盤50圓心並且平行於Y軸的平分線S等分圓盤而得。
光源51，52，53和54以60度角間隔放置。如圖5所示，光源51，52，53和54這樣安放可以使掃描線方向一致，雖然存在同一光源掃描線不對稱的問題，但這將在下面參照圖6加以說明。
圖6顯示了從光源52發出的光束的傳播路徑。從光源52發出的光束，通過旋轉衍射圓盤50預定的圖案衍射偏轉後，再經過置於衍射圓盤50中心上方反射鏡55的反射，也沿著x軸方向。這裡，掃描線的中心光束B1經反射鏡55反射後沿平行於X軸的中心線C傳播，而邊緣光束B2和B3，相對於中心光束B1掃描的中心區域，位於邊緣，和x軸成一預定的角度。邊緣光束B2，B3和中心光束B1成同一角度從光源52發出。經過反射鏡55反射後，邊緣光束B2，B3和中心光束B1的夾角θ1和θ2卻不等。也就是說，邊緣光線B2和中心光束B1的夾角θ1小於邊緣光束B3和中心光束B1的夾角θ2。這種掃描線的不對稱性使成像的可靠性下降，也需要附加一能夠校正掃描線不對稱的複雜裝置。
為了解決以上問題，本發明的一個目的是，提供一採用衍射圓盤的衍射偏轉光束掃描系統，在該系統中，一系列光源放於和光束掃描方向垂直的直線上，使得從每一光源發出的光束經過反射鏡反射後仍保持對稱。
為了實現本發明的上述目的，給出一個衍射偏轉光束掃描系統，該系統包括一系列光源；一個放於光源上方具有能衍射偏轉從光源發出的光的圖案的可旋轉衍射圓盤；一系列第一反射鏡，用於改變經過衍射圓盤衍射偏轉後光束的傳播途徑；一系列第二反射鏡，用於反射經第一反射鏡反射的光線使之位於掃描方向上。其中，光源放在垂直於光束掃描方向的沿衍射圓盤平分線的一直線上，第二反射鏡位於衍射圓盤中心上方不同高度處。由於光源位於同一直線上，沿光束掃描方向傳播的光束掃描線，即使被反射鏡反射後仍保持對稱。
本發明的上述目的及優點可以通過參考附圖對一個較好實施例的詳細描述進一步體現出來，其中圖1是表示採用衍射圓盤的傳統光束掃描系統結構的概圖；圖2是表示一傳統多光束掃描系統中衍射圓盤和系列光源安放的透視圖；圖3是圖2中多光束掃描系統的側視圖；圖4A到4D是顯示了圖2多光束掃描系統從每一光源發出光束的光束掃描方向的圖；圖5是顯示另一傳統多光束掃描系統中衍射圓盤和系列光源安放的平面圖；圖6是顯示圖5的多光束傳播系統中從同一光源發出光束的掃描線不對稱性的平面圖；圖7是顯示本發明衍射偏轉光束掃描系統中衍射圓盤和系列光源安放的平面圖；圖8是本發明衍射偏轉光束掃描系統中主要部件的側視圖；圖9是顯示本發明衍射偏轉光束掃描系統中從光源發出的光束傳播路徑平面圖。
按照本發明的優選實施例，衍射偏轉光束掃描系統中衍射圓盤130和系列光源110，111，112和113的安放如圖7所示，光源110，111，112和113位於過衍射圓盤130中心R的平分線S′的一直線上。平分線S′和從光源110，111，112和113發出經反射鏡反射後的光掃描方向C′垂直。優選地，光源110，111，112和113相對於衍射圓盤130中心對稱地安放，如圖7所示。
按照本發明的衍射偏轉光束掃描系統的總體結構如圖8所示。參看圖8，該光束掃描系統包括一個用驅動馬達120帶動高速旋轉的衍射圓盤130；位於衍射圓盤下一條直線上的一系列光源110，111，112和113；第一反射鏡140，141，142和143，用於反射經衍射圓盤130衍射偏轉的光束；和第二反射鏡150，151，152和153，用於反射經第一反射鏡140，141，142和143反射後的光束，從而使反射光束在光束掃描方向C′上(見圖7)，即在X軸方向上。
第一反射鏡140，141，142和143安放在平分線S′上方的一條直線上，分別面向光源110，111，112和113，第二反射鏡150，151，152和153位於衍射圓盤130中心R正上方不同高度處。第一反射鏡140，141，142和143和第二反射鏡150，151，152和153的安放並不只局限於上述實施例，而可以作相應調整以使掃描光線不交叉。
對於彩色成像裝置，優選地，採用和黃色(Y)，深紅色(M)，青色(C)，和黑色(B)相應的4種光源。
在衍射圓盤130上形成連續的全息圖案，使從光源110，111，112和113發出的光束髮生衍射偏轉。由於全息圖案的存在，從光源110，111，112和113發出併入射在衍射圓盤130上某點的光束，隨衍射圓盤的轉動，以不同的衍射角發生偏轉，形成一條掃描線。
同樣，由於第一反射鏡140，141，142和143也象光源110，111，112和113一樣，位於平分線S′正上方的一直線上，從光源110，111，112，和113發出通過衍射圓盤130的光束，經第一反射鏡140，141，142，143反射後，只位於±Y軸上。因此，從光源110，111，112和113發出的光束的掃描線即使經過反射後，仍保持對稱。這裡，經第一反射鏡140，141，142和143反射後的光束，經過第二反射鏡150，151，152，153的反射後的光束的掃描線，仍存在不對稱性，這將用圖9更詳細地說明。
圖9顯示了從光源111發出的光束的傳播路徑。從光源111發出並經第一反射鏡141反射後的中心光束B1′，以45度的入射角入射在第二反射鏡151上，然後以45度出射角被反射，從而在平行於X軸的光線掃描方向C′上傳播。
當中心光束B1′和邊緣光束B2′和B3′從光源111被發出時，邊緣光束B2′，B3′和中心光束B1′的每一夾角相等，都為θ。假設依次經第一反射鏡141和第二反射鏡151反射後，邊緣光束B2′，B3′和中心光束B1′的夾角分別為α和β，則可以得出α＝β的關係式。
特別地，對於邊緣光束B3′和中心光束B1′間的夾角β，假設邊緣光束B3′對第二反射鏡151的入射角和出射角為B′，則可得出以下二個等式。
θ＝45°-β′ (1)β′+β＝45° (2)如果結合上述2個等式，消去β′可得β＝θ (3)對於邊緣光束B2′和中心光束B1′的夾角α，應用上述類似等式，α＝θ (4)重排等式(3)和(4)，可得α＝β的關係式。邊緣光束B2′和B3′相對於中心光束B1′來說是對稱的，所以其中的掃描線仍保持對稱。
如上所述，安排光源110，111，112和113於一條垂直於光束掃描方向C′的直線上，從光源110，111，112和113發出光束的光束掃描線即使通過衍射圓盤130衍射偏轉後仍可保持對稱性。因而，可以實現一簡單的光束掃描系統，它不需要附加裝置和複雜的反射鏡結構，而這些在常規的光束掃描系統中為了校正掃描線的不對稱性是必需的。
雖然，已詳細地說明了本發明，並參考較好的實施例，進行了描述，但本領域普通技術人員將會明白在不背離所附的權利要求所定義的本發明的精神和範圍的情況下，本發明中各種形式及細節都可以改變。
權利要求
1.一種衍射偏轉光束掃描系統，它包括一系列光源；放於光源上方的可旋轉衍射圓盤，具有能衍射偏移從光源發出光束的圖案；一系列第一反射鏡，用於改變經過衍射圓盤衍射偏轉的光束的傳播路徑；一系列第二反射鏡，用於反射經第一反射鏡反射後的光束並使之位於光束掃描方向上，其中，光源放在垂直於光束掃描方向沿衍射圓盤的平分線的一直線上，第二反射鏡位於衍射圓盤中心上方不同高度處。
2.如權利要求1所述的衍射偏轉光束掃描系統，其中，系列光源包括四個光源。
3.如權利要求1所述的衍射偏轉光束掃描系統，其中，第一反射鏡改變從光源已發出並經過衍射圓盤衍射偏轉的光束的傳播途徑，使之位於垂直於光束掃描的方向上。
4.如權利要求1所述的衍射偏轉光束掃描系統，其中，系列光源相對於衍射圓盤中心被對稱地安放。
全文摘要
一個衍射偏轉光束掃描系統,它包括:一系列光源;放於光源上方的可旋轉衍射圓盤,具有能衍射偏轉從光源發出光束的圖案;一系列第一反射鏡,用於改變經過衍射圓盤衍射偏轉的光束的傳播途徑;一系列第二反射鏡,用於反射經第一反射鏡反射後的光束並使之位於光束掃描方向上,其中,光源被放在垂直於光束掃描方向的沿衍射圓盤平分線的一直線上,第二反射鏡被放在衍射圓盤中心上方不同高度處。
文檔編號H04N1/191GK1258024SQ9912664
公開日2000年6月28日 申請日期1999年11月13日 優先權日1998年11月13日
發明者趙成民, 李源馨, 崔桓榮, 李文圭, 閔池泓, 金榮一, 崔振承, 嚴在鎔 申請人:三星電子株式會社