具有可熱變形切口的雷射掃描單元的製作方法
2023-07-18 15:34:56
專利名稱：具有可熱變形切口的雷射掃描單元的製作方法
技術領域：
本總體發明構思涉及電子照相成像設備。更具體地，本總體發明構思涉及通過將雷射束照射到感光介質上而形成靜電潛像的雷射掃描單元。
背景技術：
例如雷射束印表機的電子照相成像設備包括照射對應於有關所需圖像的信息的光的光投射器，以及承載通過從光投射器照射的光所形成的靜電潛像的感光介質。對於光投射器，一般使用雷射掃描單元，其產生雷射束並且由雷射束在感光介質上形成圖像。
通常，電子照相雷射束印表機由從雷射掃描單元投射並形成在感光介質上的光點尺寸所定義。近來，已經介紹了一種改進的雷射束印表機，其改變了雷射點尺寸，能夠在多個不同定義的電子照相雷射印表機之中進行轉變。
圖1示意性示出了應用於定義可轉變的雷射束印表機的雷射掃描單元，即，其能夠改變雷射點尺寸，如日本專利公開No.9-230367中所公開的。
在圖1中，附圖標記1表示作為光源的雷射二極體，2表示準直透鏡，3表示圓柱透鏡，4和5分別表示用於控制發光度和雷射點尺寸的第一和第二切口。如圖1所示，第一和第二切口4和5設置在準直透鏡2和圓柱透鏡3之間。第二切口5連接到切口控制器6上。
第一切口4確定了水平掃描方向上的雷射點尺寸。第二切口5由一種具有兩階梯寬度的切口元件形成，並通過兩階梯確定了垂直掃描方向上的雷射點尺寸。因此，由於垂直掃描方向上的雷射點尺寸通過兩階梯可變化，從而通過兩階梯控制形成在感光介質表面上的雷射點尺寸，可以按照需要調節每英寸的點數(dpi)和線寬。
在日本專利公開No.9-159960中公開的雷射掃描單元包括其中寬度可作線性改變以便控制dpi和線寬的切口，用電子學方法控制切口運動的切口控制器驅動器，機械部分，以及根據改變的切口來補償光學輸出變化的電路。在這種雷射掃描單元中，雷射點尺寸根據變化的切口寬度所作的改變存儲於存儲器中，並且當dpi改變時，切口控制器利用所存儲的信息通過切口控制器驅動器和電動機進行工作，從而控制雷射點尺寸。
但是，在如上所述的傳統雷射掃描單元中，用於通過控制形成在感光鼓上的雷射點尺寸來改變dpi的專用機械部分、電子驅動器以及電路使雷射掃描單元的結構複雜化並增加了生產成本。
此外，傳統的雷射掃描單元通常採用正方形切口作為雷射束孔。但是，由於圓形或橢圓形孔對於成像是優選的，所以正方形切口會降低列印質量。
而且，快速列印得到了高度需求。然而，當雷射掃描單元不能適於根據雷射掃描單元內部溫度變化而可變化的雷射點尺寸時，就難於在長時間列印時保持期望的列印質量。
發明內容
本總體發明構思提供了一種雷射掃描單元，其通過採用可用簡單機構操作的可熱變形切口而能夠簡化結構並降低生產成本。
本總體發明構思還提供了一種雷射掃描單元，其具有可熱變形切口，其通過採用具有大小可變的圓形或橢圓形雷射束孔的切口而能夠在成像表面上形成最適宜的焦點。
本總體發明構思還提供了一種雷射掃描單元，其具有可熱變形切口，其能夠根據溫度變化自動控制雷射點尺寸，從而保持規則的圖像質量。
本總體發明構思的附加的方面和優點將一部分在隨後的描述中闡明，一部分從描述顯見，或可以通過本總體發明構思的實踐而習之。
本總體發明構思的前述和/或其它方面以及實用性可以通過提供一種雷射掃描單元實現，其包括可熱變形切口，其具有根據溫度變化而大小可變化的雷射束孔，以控制從光源投射並聚焦在掃描物鏡上的雷射點尺寸。
可熱變形切口可包括切口元件，其具有雷射束孔和可熱變形元件，該可熱變形元件靠近切口元件的雷射束孔設置並可根據溫度變化而變形，以局部阻擋雷射束孔來控制雷射束孔的大小。
可熱變形切口還可包括一對設置在雷射束孔相對側的支腳，所述支腳可相對於固定銷釘向內和向外移動，以逐步減小和擴大雷射束孔的大小。
雷射束孔可基本上為圓形或橢圓形。
可熱變形切口可包括第一和第二切口元件，每個切口元件具有彼此重疊的雷射束孔，每個切口元件可移動使得該重疊的雷射束孔的重疊量可變化；以及可熱變形元件，其設置在第一和第二切口元件之間以移動第一和第二切口元件並可根據溫度變化而變形。
可熱變形元件可包括雙金屬或單金屬。可熱變形元件可包括一對分別固定到第一和第二切口元件的第一和第二固定點上的支腳，所述支腳可相對於第三固定點向內和向外移動以移動第一和第二切口元件。
本總體發明構思的前述和/或其他方面和實用性還可以通過提供一種雷射掃描單元實現，其包括投射雷射束的光源；準直透鏡，其將光源投射的雷射束轉變成平行光束；可熱變形切口，其具有根據溫度變化而大小可變的雷射束孔，以控制通過準直透鏡的雷射束的形狀和尺寸，以根據溫度變化改變雷射點尺寸；圓柱透鏡，其將通過可熱變形切口的雷射束在相對於垂直掃描方向的水平方向上轉變成線性光束；多角鏡組件，通過以恆定線速度移動通過圓柱透鏡的水平線性光束來執行掃描；以及掃描透鏡，其在水平掃描方向上偏振通過多角鏡的線性光束，以補償球面像差並用於將線性光束聚焦在被掃描的表面上。
本總體發明構思的前述和/或其他方面和實用性還可以通過提供一種雷射掃描單元實現，其包括光源；準直透鏡；圓柱透鏡；以及可熱變形切口，該可熱變形切口根據雷射掃描單元的溫度變化而變形以改變雷射掃描單元的景深(depth of field)，該可熱變形切口位於準直透鏡和圓柱透鏡之間。該可熱變形切口可包括一個切口元件、至少一個雷射束孔、可熱變形元件、一對支腳以及固定銷釘孔。該至少一個雷射束孔可具有根據雷射掃描單元的溫度變化而改變的形狀。該至少一個雷射束孔可具有根據雷射掃描單元的溫度變化而改變的大小。該至少一個雷射束孔的形狀可以是非正方形形狀。該至少一個雷射束孔的形狀可以是基本圓形形狀或基本橢圓形形狀。雷射掃描單元還可包括多角鏡組件、掃描透鏡裝置、反射鏡、水平同步鏡和光學傳感器。
本總體發明構思的前述和/或其他方面和實用性還可以通過提供一種電子照相成像設備實現，其包括具有雷射掃描單元和感光介質的光投射器。
本總體發明構思的前述和/或其他方面和實用性還可以通過提供一種利用雷射掃描單元將雷射束照射到感光介質上的方法，該方法包括投射雷射束，將投射的雷射束轉變成平行光束，利用包括光束孔的可熱變形切口控制平行光束的尺寸和雷射掃描單元的景深，以及將所控制的平行光束轉變成線性光束。平行光束的尺寸和雷射掃描單元的景深的控制可包括局部阻擋可熱變形切口的光束孔以增加雷射掃描單元的景深。平行光束的尺寸和雷射掃描單元的景深的控制可包括減小或增大可熱變形切口的光束孔的直徑，以相應地增大或減小雷射掃描單元的景深。平行光束的尺寸和雷射掃描單元的景深的控制可包括響應於雷射掃描單元的溫度增加而通過縮窄孔或通過局部阻擋孔而減小光束孔的大小，以增加雷射掃描單元的景深。該方法還可包括以恆定速度移動線性光束，偏振該恆定速度的線性光束，以及垂直反射光束以在感光介質表面上形成點象。該方法還可包括在偏振該恆定速度的線性光速之前補償球面像差。恆定速度的線性光速的偏振可包括以預定折射率使光束偏振到垂直掃描方向。
本總體發明構思的這些和/或其他方面和優點將通過參照附圖對實施例的下述說明而變得明顯和更加易於理解。附圖中圖1示意性示出了現有技術的雷射掃描單元；圖2示意性示出了根據本總體發明構思第一實施例的具有可熱變形切口的雷射掃描單元；圖3示意性示出了圖2所示的可熱變形切口的工作原理；圖4A和4B分別是示出圖2所示的可熱變形切口的結構和工作的主視圖和側視圖；和圖5示出根據本總體發明構思第二實施例的可熱變形切口。
具體實施例方式
現在詳細描述本發明的當前實施例，其示例示於附圖中，其中相同的附圖標記始終指代相同的元件。在下文描述實施例是為了通過參照附圖解釋本總體發明構思。
在下面的說明中，說明書中限定的主題例如詳細結構和元件只是為了幫助充分理解本總體發明構思。因此，顯然本總體發明構思可以在不具有這些限定的主題的情況下就可實施。
如圖2所示，根據本總體發明構思實施例的雷射掃描單元包括作為光源的雷射二極體10，準直透鏡20，圓柱透鏡30，設置在準直透鏡20和圓柱透鏡30之間的可熱變形切口100，多角鏡組件40，f·θ透鏡50(下文中，稱作「掃描透鏡」)，反射鏡60，水平同步鏡70和光學傳感器80。
雷射二極體10根據輸入圖像的視頻信號產生並投射雷射束。準直透鏡20將雷射二極體10投射的雷射束轉變成相對於射束軸的平行光束。圓柱透鏡30將通過準直透鏡20的平行光束轉變成相對於垂直掃描方向水平的線性光束。多角鏡組件40通過以恆定線速度移動通過圓柱透鏡30的線性光束來執行掃描。多角鏡組件40包括具有多個定向反射面的多角鏡41和多角鏡驅動器43。
掃描透鏡50使恆定線速度的通過多角鏡41的光束偏振到垂直掃描方向，並補償球面像差以將光束聚焦在掃描表面上。為此，掃描透鏡50包括用於補償球面像差的球面透鏡51，以及包括以預定折射率使被補償的雷射束偏振到垂直掃描方向的復曲面透鏡53。反射鏡60垂直反射通過掃描透鏡50的雷射束從而在感光介質200的表面上(即，成像表面)形成點象。水平同步鏡70水平地反射通過掃描透鏡50的雷射束。光學傳感器80接收從水平同步鏡70反射的雷射束並使之同步。
可熱變形切口100控制通過準直透鏡20的雷射束的形狀和尺寸，例如發光度和雷射點尺寸。可熱變形切口100可包括根據雷射掃描單元內部溫度或環境溫度而大小可變的雷射束孔，使得雷射點尺寸可以根據溫度得到控制。
如圖3、4A和4B所示，根據本總體發明構思實施例的可熱變形切口100包括具有雷射束孔110a的切口元件110，以及設置在切口元件110的雷射束孔110a附近的可熱變形元件130。可熱變形元件130隨著溫度變化而變形，從而通過局部阻擋雷射束孔110a來控制雷射束孔110a的大小。更具體地，可熱變形切口100在雷射掃描單元的內部溫度增加時減小雷射束孔110a並在內部溫度降低時擴大雷射束孔110a。
在雷射掃描單元中，形成在感光介質上的雷射點尺寸、景深，以及發光度根據雷射束孔110a的大小變化而改變。由於列印的點的大小由感光介質上的雷射點尺寸確定，所以可以理解切口定義了印表機。雷射束孔110a的大小和成像雷射點尺寸之間的關係可以用如下[關係式1]表示
dfD]]>[關係式1]其中，「d」表示雷射點尺寸，「D」表示切口的雷射束孔的直徑，以及「λ」表示波長。
同時，數值孔徑(NA)根據雷射束孔110a的大小而改變。NA通過降低雷射束孔而減小，從而增加了景深。當雷射掃描單元具有大的景深時，列印質量可以穩定，因為隨著雷射掃描單元的內部溫度增加，框架、光學部件和光學支承部件可能變形並偏離它們初始位置，使得成像表面上的雷射點尺寸變化。因而，為了應付內部溫度的增加，優選的是雷射掃描單元具有大的景深。
當雷射掃描單元的溫度增加時，如果可熱變形切口100的雷射束孔110a的大小減小，則雷射點尺寸和景深分別增加。儘管這種雷射點尺寸的增加不會高度影響列印質量，但由於溫度增加導致的光路偏轉使得印表機的操作和圖像質量下降。特別地，當在組裝各個部件過程中由於溫度增加產生的微小誤差，列印質量受到顯著影響。但是，傳統的切口不能控制景深，因此不能應付溫度的增加。
由於根據本總體發明構思實施例的可熱變形切口100設置有可熱變形元件130(其根據具有雷射束孔110a的切口元件110的溫度而變形)，當雷射掃描單元的內部溫度增加時，雷射束孔110a受到可熱變形元件130的部分阻擋，從而增加了景深。結果，即使印表機使用了很長時間而導致溫度增加，也可以保持或提高列印質量。
如圖4A和4B所示，可熱變形元件130可包括一對支腳131和133，其設置在切口元件110的雷射束孔110a的每一側上。另外，可熱變形元件130可通過固定銷釘135固定到切口元件110的中心部分。因此，由於支腳131和133在相對於固定銷釘135的箭頭方向上變形，所以可熱變形元件130可控制雷射束孔110a的大小。
如圖4A和4B所示，雷射束孔110a可具有基本圓形形狀。在初始位置，所述一對支腳131和133不阻擋雷射束孔110a。但是，隨著內部溫度升高，所述一對支腳131和133相對於固定銷釘135向內變形(即，彼此相向)，從而局部阻擋並減小雷射束孔110a的大小。當溫度降低並恢復時，所述一對支腳131和133返回到初始位置(即，向外、彼此背離地變形)，從而擴大並回復雷射束孔110a的大小。
可熱變形元件130可以是一種由兩種不同金屬構成的雙金屬材料，這兩種不同金屬具有不同的熱膨脹係數並彼此連接，或者可以是生物金屬(bio-metal)，其根據溫度而各向異性地膨脹和收縮。但是，本總體發明構思不限於這種雙金屬和/或生物金屬，因此可以採納可熱膨脹和收縮的任何其他金屬或材料。而且，切口元件110的雷射束孔110a可具有除基本圓形形狀之外的其他形狀，例如橢圓形狀。
圖5示意性示出根據本總體發明構思另一實施例的雷射掃描單元的可熱變形切口300。
該實施例類似於前述實施例。但是，在該實施例中可熱變形切口300可包括分別具有雷射束孔310a和320a的第一和第二切口元件310和320，以及包括可熱變形元件330。
第一和第二切口元件310和320可以布置成使得雷射束孔310a和320a重疊並構造成可在圖5的箭頭方向上移動，使得通過重疊雷射束孔310a和320a形成的空間S的大小可變。
可熱變形元件330可包括一對支腳331和333，每個支腳具有分別固定到第一和第二切口元件310和320上的端部。這裡，第一和第二切口元件310和320的固定點在圖5中分別由F1和F2表示。隨著溫度變化，所述一對支腳331和333相對於另一固定點F3向內或向外變形。因而，第一和第二切口元件310和320的重疊寬度W改變，從而改變空間S的大小。
在本實施例中，可熱變形元件330的功能、材料和操作與前述實施例中的可熱變形元件130並無不同。而且，可熱變形元件330具有和前述實施例一樣的效果。
但是，根據圖4A和4B所示的實施例，由於雷射束孔110a的大小只在一個方向受到控制，則雷射點尺寸和景深可以只在垂直掃描方向或水平掃描方向中的一個方向上受到控制。另一方面，根據圖5所示的實施例，根據橢圓形狀的兩個雷射束孔310a和320a的重疊程度(即，兩個雷射束孔310a和320a之間的重疊量)，重疊的雷射束孔的大小可以在垂直掃描方向或水平掃描方向上都得到控制。因此，在圖5的實施例中，雷射點尺寸和景深在兩個方向上都得以控制。
正如可從本總體發明構思實施例的上述說明中認識到的，儘管雷射掃描單元的內部溫度增加，但光學系統的景深會較高，從而確保規則的列印質量。
此外，由於根據本總體發明構思實施例的雷射掃描單元包括可由簡單機構操作的可熱變形切口，該雷射掃描單元的結構可以簡化，因此生產成本降低。
此外，根據本總體發明構思實施例的雷射掃描單元包括切口，該切口具有例如圓形或橢圓形雷射束孔。雷射束可用一種理想的方式聚焦在成像表面上，從而防止由雷射束孔的形狀導致的列印質量的下降。
儘管已經參照特定實施例示出並描述了本總體發明構思，但本領域的技術人員可以理解，在不脫離由所附權利要求書限定的本總體發明構思的思想和範圍的前提下，可以對形式和細節做出改變。
權利要求
1.一種雷射掃描單元，包括產生雷射束的光源；掃描裝置，通過照射從光源投射的雷射束來形成圖像；和可熱變形切口，其具有根據溫度變化而大小可變化的雷射束孔，以控制聚焦在掃描物鏡上的雷射點尺寸。
2.權利要求1的雷射掃描單元，其中溫度增加時該可熱變形切口減小雷射束孔的大小，而在溫度降低時該可熱變形切口擴大雷射束孔的大小。
3.權利要求2的雷射掃描單元，其中該可熱變形切口包括具有雷射束孔的切口元件；和可熱變形元件，其設置在切口元件的雷射束孔附近並且可根據溫度變化而變形以局部阻擋雷射束孔，以控制雷射束孔的大小。
4.權利要求3的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括雙金屬。
5.權利要求3的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括生物金屬。
6.權利要求3的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括一對設置在雷射束孔相對側的支腳，所述支腳可相對於固定銷釘向內和向外移動，以逐步減小和擴大雷射束孔的大小。
7.權利要求6的雷射掃描單元，其中該雷射束孔具有基本圓形形狀。
8.權利要求2的雷射掃描單元，其中可熱變形切口包括第一和第二切口元件，每個切口元件具有彼此重疊的雷射束孔，每個切口元件可移動使得重疊的雷射束孔的重疊量可以改變；以及可熱變形元件，其設置在第一和第二切口元件之間以移動第一和第二切口元件並可根據溫度變化而變形。
9.權利要求8的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括雙金屬。
10.權利要求8的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括生物金屬。
11.權利要求9的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括一對分別固定在第一和第二切口元件的第一和第二固定點上的支腳，所述支腳可相對於第三固定點向內和向外移動，以移動第一和第二切口元件。
12.權利要求11的雷射掃描單元，其中該雷射束孔具有基本橢圓形形狀。
13.一種雷射掃描單元，包括投射雷射束的光源；準直透鏡，其將光源投射的雷射束轉變成平行光束；可熱變形切口，其具有雷射束孔，該可熱變形切口的大小可根據溫度變化而改變以控制通過準直透鏡的雷射束的形狀和尺寸，以根據溫度變化改變雷射點尺寸；圓柱透鏡，其將通過可熱變形切口的雷射束在相對於垂直掃描方向的水平方向上轉變成線性光束；多角鏡組件，通過以恆定線速度移動通過圓柱透鏡的水平線性光束來執行掃描；以及掃描透鏡，其在水平掃描方向上偏振通過多角鏡的線性光束，以補償球面像差並將線性光束聚焦在被掃描的表面上。
14.權利要求13的雷射掃描單元，其中溫度增加時該可熱變形切口減小雷射束孔，而在溫度降低時該可熱變形切口擴大雷射束孔。
15.權利要求14的雷射掃描單元，其中該可熱變形切口包括具有基本圓形形狀的雷射束孔的切口元件；和可熱變形元件，其設置在切口元件的雷射束孔附近並且可根據溫度變化而變形以局部阻擋雷射束孔，以控制雷射束孔的大小。
16.權利要求15的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括雙金屬。
17.權利要求16的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括一對設置在雷射束孔相對側的支腳，所述支腳可相對於固定銷釘向內和向外移動，以逐步減小和擴大雷射束孔的大小。
18.權利要求14的雷射掃描單元，其中可熱變形切口包括第一和第二切口元件，每個切口元件具有彼此重疊的橢圓形雷射束孔，並且可移動地設置成使得重疊的雷射束孔可以改變；以及可熱變形元件，其設置在第一和第二切口元件之間以移動第一和第二切口元件並可根據溫度變化而變形。
19.權利要求18的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括雙金屬。
20.權利要求19的雷射掃描單元，其中可熱變形元件包括一對分別固定在第一和第二切口元件的第一和第二固定點上的支腳，所述支腳可相對於第三固定點向內和向外移動，以移動第一和第二切口元件。
全文摘要
本發明公開了具有可熱變形切口的雷射掃描單元。雷射掃描單元包括可熱變形切口，其具有根據溫度變化而大小可變化的雷射束孔，以控制從光源投射並聚焦在掃描物鏡上的雷射點尺寸。溫度增加時該可熱變形切口減小雷射束孔，而在溫度降低時該可熱變形切口擴大雷射束孔。另外，該可熱變形切口包括具有雷射束孔的切口元件；和可熱變形元件，其設置在切口元件的雷射束孔附近並且可根據溫度而變形以局部阻擋雷射束孔，以控制雷射束孔的大小。
文檔編號G03G15/04GK1847919SQ20061007531
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月12日 優先權日2005年4月12日
發明者金鬱培, 金大煥 申請人:三星電子株式會社