專利名稱：F－θ透鏡及包括該透鏡的激光掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及F-θ(F-theta)透鏡及包括該透鏡的激光掃描裝置，更具體地，涉及具有用于保護(hù)F-θ透鏡的有效部分的改進(jìn)的脊結(jié)構(gòu)的F-θ透鏡以及包括該透鏡的激光掃描裝置。
背景技術(shù)：
打印機(jī)，例如激光打印機(jī)，包括激光掃描裝置，該激光掃描裝置形成對(duì)應(yīng)于通過將光輻照到光敏介質(zhì)上而被打印的圖像的靜電潛像。典型地，這種激光掃描裝置包括如圖1所示的光學(xué)系統(tǒng)。參考圖1，該光學(xué)系統(tǒng)包括發(fā)射激光的激光二極管100。準(zhǔn)直透鏡101將所發(fā)射的激光準(zhǔn)直成平行一光軸。窄縫102安裝在準(zhǔn)直透鏡101之前，以限制激光的傳輸。柱面透鏡103將激光傳輸?shù)焦鈱W(xué)多面體104。光學(xué)多面體104通過電動(dòng)機(jī)105以均勻的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，由此掃描穿過柱面透鏡103的激光。具有預(yù)定折射率的F-θ透鏡110使得被光學(xué)多面體104反射的光在一主掃描方向上極化，并補(bǔ)償光行差，由此聚焦在一掃描表面上。圖像形成反射鏡107反射穿過F-θ透鏡110的激光以便在感光鼓(photoreceptor drum)108表面上形成點(diǎn)狀圖像。光傳感器106接收被同步信號(hào)探測(cè)反射鏡109反射的激光，并進(jìn)行水平同步。
日本專利公開第H5-188285號(hào)公開了一種F-θ透鏡，其利用形成在F-θ透鏡的透鏡體的相對(duì)兩側(cè)上并超過透鏡體的高度沿F-θ透鏡的長度方向以相同的高度延伸的兩個(gè)脊。但是，這種F-θ透鏡具有殘余應(yīng)力的問題。
圖2為圖1所示的F-θ透鏡110的放大的側(cè)視圖以及沿線A-A’和B-B’截取的剖視圖。參考圖2，F(xiàn)-θ透鏡110包括透鏡體111，其將從光學(xué)多面體104入射的光聚焦到掃描表面上；以及脊112，其形成在透鏡體111的相對(duì)兩側(cè)上以保護(hù)透鏡體111。為了描述的清楚，透鏡體111和脊112被分別示出，而實(shí)際上，F(xiàn)-θ透鏡110由一個(gè)單體構(gòu)成。
透鏡體111為具有波狀形狀的透鏡并包括介于兩個(gè)凸起部分111a之間的凹陷部分111b。凹陷部分111b位于凸起部分111a之間的F-θ透鏡的中心部分中，凸起部分111a比凹陷部分111b薄。F-θ透鏡的光輸入和輸出表面分別為凸起的，光通過其進(jìn)出透鏡體111。
脊112以預(yù)定高度，例如1mm，在透鏡體111的峰上延伸。脊112比F-θ透鏡110的有效部分的表面高以便保護(hù)透鏡體111，更具體地為通過激光的有效部分，當(dāng)F-θ透鏡110被保持在盒子內(nèi)時(shí)防止被刮傷。
F-θ透鏡110通常采用噴射成型由塑料材料制成，以便增加生產(chǎn)率并降低制造成本。圖3示出了當(dāng)F-θ透鏡110采用噴射成型由塑料材料制成時(shí)由于模具在F-θ透鏡110中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的模擬。參考圖3，F(xiàn)-θ透鏡110在冷卻過程中在模具120內(nèi)以預(yù)定比率向其中心收縮。F-θ透鏡110的收縮率依賴于塑料材料的類型以及諸如噴射溫度和噴射成型壓力等制造條件，但保持在1％內(nèi)。收縮率隨成型厚度的增加而增加。當(dāng)噴射成型后F-θ透鏡110收縮時(shí)，當(dāng)樹脂向F-θ透鏡110中心收縮時(shí)在透鏡體111的相對(duì)兩側(cè)上延伸的脊112部分受到模具壁的限制，因此由于彎曲力矩產(chǎn)生的殘余應(yīng)力保持在透鏡體111的邊緣。結(jié)果，在透鏡體111的相對(duì)兩側(cè)處透鏡體111的形狀的偏差大。
圖4為示出在噴射成型后傳統(tǒng)F-θ透鏡的透鏡體的殘余應(yīng)力的偏差的曲線圖。該圖在測(cè)量近似的基礎(chǔ)上擬合。參考圖4，透鏡體111具有大約4mm的寬度并且在透鏡體111的相對(duì)兩側(cè)處具有大的殘余應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種包括相對(duì)F-θ透鏡的透鏡體而言具有可變高度的脊的F-θ透鏡，由此減小F-θ透鏡的噴射成型造成的有效部分的變形。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，還提供一種包括該F-θ透鏡的激光掃描裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于激光掃描裝置的F-θ透鏡包括透鏡體，其將入射光聚焦到掃描表面上；以及脊，形成在透鏡體的相對(duì)兩側(cè)上，其中所述脊保護(hù)所述透鏡體，并且相對(duì)透鏡體的峰而言具有可變的高度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，透鏡體可以包括兩個(gè)凸起部分和形成在兩個(gè)凸起部分之間的凹陷部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，形成在凸起部分處的脊可以比透鏡體的峰更高，而形成在凹陷部分處的的脊比透鏡體的峰低。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，透鏡體和脊形成為一體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，激光掃描裝置包括光源；準(zhǔn)直通道，其使光源發(fā)射的光準(zhǔn)直成平行于一光軸；光學(xué)多面體，其掃描穿過準(zhǔn)直透鏡的光；電動(dòng)機(jī)，其旋轉(zhuǎn)該光學(xué)多面體；以及F-θ透鏡，其將光學(xué)多面體反射的光聚焦到掃描表面上。這里，F(xiàn)-θ透鏡包括傳輸來自光學(xué)多面體的光的透鏡體和形成在透鏡體的相對(duì)兩側(cè)上以保護(hù)透鏡體的脊，其中所述脊相對(duì)透鏡體的峰而言具有可變的高度。
本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點(diǎn)部分地將在下面的描述中給出，部分地由以下的描述是顯而易見的或者可以通過實(shí)施本發(fā)明而獲悉。


通過結(jié)合附圖描述實(shí)施例，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯和更易于理解，其中圖1為傳統(tǒng)激光掃描裝置的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖2為圖1所示的F-θ透鏡的放大側(cè)視圖和沿線A-A’和B-B’截取的剖視圖；圖3示出了當(dāng)F-θ透鏡采用噴射成型由塑料材料制成時(shí)由于模具而在圖2所示的傳統(tǒng)F-θ透鏡中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的模擬；圖4為示出噴射成型后圖2所示的傳統(tǒng)F-θ透鏡的透鏡體的殘余應(yīng)力的偏差的曲線圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于激光掃描裝置的F-θ透鏡的示意性側(cè)視圖和沿線D-D’和E-E’截取的F-θ透鏡的剖視圖；圖6示出了當(dāng)F-θ透鏡采用噴射成型由塑料材料制成時(shí)圖5所示的F-θ透鏡的收縮的模擬；以及圖7為示出噴射成型后圖5所示的F-θ透鏡的透鏡體的殘余應(yīng)力的偏差的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)地參考本發(fā)明的實(shí)施例，其示例在附圖中示出，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。下面通過附圖描述實(shí)施例以便解釋本發(fā)明。
圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的用于激光掃描裝置的F-θ透鏡的示意性側(cè)視圖和沿線D-D’和E-E’截取的F-θ透鏡的剖視圖。參考圖5，F(xiàn)-θ透鏡210包括將從圖1所示的光學(xué)多面體104入射的光聚焦到掃描表面上的透鏡體211和形成在透鏡體211的相對(duì)兩側(cè)上以保護(hù)透鏡體211的脊212。為了描述清楚起見，透鏡體211和脊212分別加以描述。但是，雖然脊212可以單獨(dú)地形成，可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，F(xiàn)-θ透鏡210由通過噴射成型制成的單體組成。
透鏡體211具有波形形狀。透鏡體211包括位于兩個(gè)凸起部分211a之間的凹陷部分211b。凹陷部分211b位于凸起部分211a之間F-θ透鏡210的中心部分，凸起部分211a比凹陷部分211b薄。通過其光進(jìn)出透鏡體211的F-θ透鏡210的光輸入輸出表面分別是凸起的?？梢岳斫獾氖?，可以采用其它形狀和/或數(shù)量的凹陷/凸起部分。
脊212具有與透鏡體211相似的形狀。在沿線D-D’截取的剖視圖中，脊212比透鏡體211高預(yù)定的高度(例如1mm)。在凸起部分處脊212比透鏡體211的峰高，以便保護(hù)透鏡體211，更具體地為通過激光的有效部分，防止當(dāng)F-θ透鏡210保持在一盒子中時(shí)被刮傷。
在沿線E-E’截取的剖視圖中，形成在凹陷部分211b處的脊212與透鏡體211的凹陷部分211b的相對(duì)兩側(cè)高度相同。當(dāng)凹陷部分211b中的脊212比凹陷部分211b的峰低時(shí)，凹陷部分211b的峰從脊212凸出出來。但是，當(dāng)F-θ透鏡210被握持時(shí)，利用鄰近凹陷部分211b的凸起部分211a的脊211可以防止透鏡體211的凹陷部分211b直接接觸外部物體。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，F(xiàn)-θ透鏡210通常采用噴射成型由塑料材料制成，以便增加生產(chǎn)率并降低制造成本。但是，可以理解的是，可以采用其它材料和/或制造方法。
圖6示出了當(dāng)F-θ透鏡210采用噴射成型由塑料材料制成時(shí)圖5所示的F-θ透鏡210的凹陷部分211b處的收縮的模擬。
參考圖6，F(xiàn)-θ透鏡210在冷卻過程中在模具220內(nèi)以預(yù)定比率向其中心收縮。F-θ透鏡210的收縮率依賴于塑料材料的類型以及諸如噴射溫度和噴射成型壓力等制造條件。但是，收縮率大體上保持在1％內(nèi)。收縮率隨成型厚度的增加而增加。當(dāng)噴射成型后F-θ透鏡210收縮時(shí)，在形成得與透鏡體211的凹陷部分211a的相對(duì)兩側(cè)一樣高的脊212部分中，樹脂以預(yù)定比率向F-θ透鏡210的中心收縮。因此，收縮不象傳統(tǒng)F-θ透鏡那樣受到模具壁220a的限制，因此，在透鏡體211的邊緣不會(huì)產(chǎn)生彎曲力矩造成的殘余應(yīng)力。
圖7為示出噴射成型后圖5所示的F-θ透鏡210的透鏡體的殘余應(yīng)力的偏差的曲線圖。該圖基于測(cè)量近似。參考圖7，F(xiàn)-θ透鏡210的透鏡體211具有大約4mm的寬度并且在它的凹陷部分211b處幾乎不具有殘余應(yīng)力。
同時(shí)，由于凹陷部分211b是F-θ透鏡210的最厚的部分，所以F-θ透鏡210的凹陷部分211b比凸起部分211a收縮得更多。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，凹陷部分211b中的收縮錯(cuò)誤可以被大大降低。此外，整個(gè)F-θ透鏡210的樹脂濃度的變化可以通過減少凹陷部分211b中樹脂的量并增加凸起部分211a中樹脂的量來降低。
在圖6中，脊212與凹陷部分211b的相對(duì)兩側(cè)一樣高。但是，可以理解的是，所述脊可以比凹陷部分211b的相對(duì)兩側(cè)低，以便進(jìn)一步降低整個(gè)F-θ透鏡210的樹脂濃度的變化。
雖然按照用于打印的激光掃描系統(tǒng)來描述，可以理解的是，本發(fā)明可以用于其它裝置和其它采用可變形狀的透鏡的領(lǐng)域。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，形成在透鏡體的凸起部分的相對(duì)兩側(cè)上的直接與外部物體接觸的脊比凸起部分的峰高，使得所述脊保護(hù)透鏡體。此外，形成在比凸起部分厚的凹陷部分的相對(duì)兩側(cè)上的脊比凹陷部分的峰低，使得可以在噴射成型過程中降低由于凸起部分和凹陷部分之間樹脂濃度變化造成的收縮錯(cuò)誤。
盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下在實(shí)施例中可以做出變化，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其類似物來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于激光掃描裝置的F-θ透鏡，該F-θ透鏡包括透鏡體，用于將入射光聚焦到掃描表面上；以及脊，形成在透鏡體的相對(duì)兩側(cè)上以保護(hù)該透鏡體，其中所述脊相對(duì)透鏡體具有可變的高度。
2.如權(quán)利要求1所述的F-θ透鏡，其中透鏡體包括兩個(gè)凸起部分和形成在所述兩個(gè)凸起部分之間的凹陷部分。
3.如權(quán)利要求2所述的F-θ透鏡，其中形成在每個(gè)凸起部分處的脊部分比對(duì)應(yīng)于凸起部分處的透鏡體的峰的高度高。
4.如權(quán)利要求3所述的F-θ透鏡，其中形成在凹陷部分處的脊部分比對(duì)應(yīng)于凹陷部分處的透鏡體的峰的高度低。
5.如權(quán)利要求4所述的F-θ透鏡，其中形成在凹陷部分處的脊部分比凹陷部分處的透鏡體的邊緣低。
6.如權(quán)利要求1所述的F-θ透鏡，其中透鏡體和脊通過噴射成型形成為一體。
7.一種激光掃描裝置，包括發(fā)光光源；準(zhǔn)直透鏡，用來使光源發(fā)射的光準(zhǔn)直，使得所述光平行一光軸；光學(xué)多面體，用來掃描穿過準(zhǔn)直透鏡的光；電動(dòng)機(jī)，用來旋轉(zhuǎn)光學(xué)多面體；以及F-θ透鏡，用來將光學(xué)多面體反射的光聚焦到掃描表面上，其中該F-θ透鏡包括透鏡體，用來傳輸來自光學(xué)多面體的光；以及脊，形成在透鏡體的相對(duì)兩側(cè)上以保護(hù)透鏡體，所述脊相對(duì)透鏡體對(duì)應(yīng)于透鏡體的峰的高度具有可變的高度。
8.如權(quán)利要求7所述的激光掃描裝置，其中透鏡體包括兩個(gè)凸起部分和形成在所述兩個(gè)凸起部分之間的凹陷部分。
9.如權(quán)利要求8所述的激光掃描裝置，其中形成在每個(gè)凸起部分處的脊部分比對(duì)應(yīng)于凸起部分處的透鏡體的峰的高度高。
10.如權(quán)利要求9所述的激光掃描裝置，其中形成在凹陷部分處的脊部分比透鏡體的峰的高度低。
11.如權(quán)利要求10所述的激光掃描裝置，其中形成在凹陷部分處的脊部分比透鏡體的邊緣低。
12.如權(quán)利要求7所述的激光掃描裝置，其中透鏡體和脊通過噴射成型形成為一體。
全文摘要
本發(fā)明提供F－θ透鏡及包括該透鏡的激光掃描裝置。用于激光掃描裝置的F－θ透鏡包括透鏡體，用于將入射光聚焦到掃描表面上；以及脊，形成在透鏡體的相對(duì)兩側(cè)上以保護(hù)該透鏡體，其中所述脊相對(duì)透鏡體的峰的高度具有可變的高度，使得在透鏡體的凸起部分處脊比透鏡體的峰更高，而在透鏡體的凹陷部分處比透鏡體的峰低。
文檔編號(hào)B41J2/44GK1573417SQ2004100484
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者金大煥 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社