CN100568049C

CN100568049C - 光束扫描装置及图像形成设备

Info

Publication number: CN100568049C
Application number: CNB2007101304748A
Authority: CN
Inventors: 栗林廉
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: CN101109848A; US7777775B2; JP2008026896A; US20080018955A1

Abstract

在本发明的光束扫描装置以及配备有该光束扫描装置的图像形成设备中，保持件底座螺纹固定于光学壳体，保持件保持光源，且激光驱动板螺纹固定于所述保持件。相对于保持件底座围绕光源的光轴对保持件进行旋转调节，该保持件固定于所述保持件底座。根据本发明的光束扫描装置及配备有该光束扫描装置的图像形成设备，即使在较小的空间中也可以很容易地围绕光轴对光源进行旋转调节。

Description

光束扫描装置及图像形成设备

技术领域

本发明涉及一种光束扫描装置及一种配备有该光束扫描装置的图像形成设备，更具体地说，涉及一种被构造成能够围绕光轴对光源进行旋转调节的光束扫描装置以及一种配备有该光束扫描装置的图像形成设备。

背景技术

电子照相方法的图像形成设备(诸如，激光打印机、数字复印机和激光传真机)配备有光束扫描装置，该光束扫描装置通过将激光束(光束)照射到感光鼓的表面上并扫描其上的激光束而在感光鼓上形成静电潜像。

近来，为了提高感光鼓表面上的扫描速率，已经提出了通过向单个激光单元提供多个光源(激光二极管)而增加每次扫描的激光束数量的方法(多光束方法)。根据该多光束方法，用于由相应光源发出的各种颜色成分(例如，黄色、品红色、青色和黑色)的多个光束在偏转前光学系统中进行处理，同时，它们被集合成单个光束以入射到多角镜上。在多角镜上被偏转的光束通过构成偏转后光学系统的fθ透镜，之后，该光束被分离成对应颜色成分的光束，所述对应颜色成分的光束被照射到对应颜色成分的感光鼓上。

顺便提及，对于光束扫描装置和使用多个光源(激光二极管)的图像形成设备，有必要围绕光轴对光源(激光二极管)进行旋转调节，以在感光鼓上保持特定的副扫描光束间距(sub-scanning beampitch)。更具体地说，例如，在600dpi(每英寸的点数)的情况下，有必要围绕光轴对光源(激光二极管)进行旋转调节，以保持副扫描光束间距为42μm，又例如，在1200dpi的情况下，有必要围绕光轴对光源(激光二极管)进行旋转调节，以保持副扫描光束间距为21μm。而且，对于光源(激光二极管)来说，也有必要使光轴与准直透镜(collimator lens)相匹配。

因此，已经提出了围绕光轴进行旋转调节以及使光轴与用于光束扫描装置和图像形成设备的准直透镜相匹配的各种技术。

根据JP-A-2003-161904中所提出的技术，当设置有激光束源、偏转装置和图像形成光学系统的光学壳体沿着导向装置被附着时，光学壳体沿扫描方向的位置由扫描方向定位装置来确定，而光学壳体沿光轴方向的位置通过将光学壳体抵压在光轴方向定位装置上来确定。这种构造使得可以相对于图像形成设备精确地且容易地进行光学壳体的组装和调节工作。

而且，根据JP-A-2003-98461中所提出的技术，用于保持圆柱元件(cell)(其环绕由树脂制成的透镜)的透镜保持件层置在用于保持一元件(其环绕由玻璃制成的各个透镜)的透镜保持件上，同时每个透镜保持件被设成能够沿光轴方向调节位置。在进行调节时，与螺钉的转动一起摆动的控制杆的移动按比例缩小并通过连接轴传递到保持件。这种结构使得可以通过保持凸轮在保持件垂直部中的长槽内沿垂直于光轴的方向和围绕光轴旋转的方向调节并保持该圆柱元件。

而且，根据JP-A-2004-246032中所提出的技术，第一光学系统包括圆柱形透镜和用于保持该圆柱形透镜的透镜保持件，并且该透镜保持件附着于光束扫描装置的壳体，以能够沿光轴方向移动。这种结构使得可以通过使用简单的结构沿光轴方向保持透镜并调节所述透镜的位置。

通常，通过考虑部件的公差，优选地，在光束扫描装置和图像形成设备的所有单元部件都已组装的状态下，在光束扫描装置和图像形成设备中围绕光轴进行旋转调节。

然而，在组装状态下围绕光轴进行旋转调节时，由于用于旋转调节的支撑和螺纹固定，围绕光轴的旋转调节通常通过从后面接近光源(激光二极管)来进行。这就需要允许从后面接近光源(激光二极管)来进行调节的空间，因此，引起的问题在于，光束扫描装置和图像形成设备的各单元在尺寸上增大。

更具体地，如图1所示，大体来讲，在光束扫描装置的单元1-a中设置有偏转前光学系统1-b和偏转后光学系统1-c。例如，相应颜色的激光单元1-d至1-g设置在偏转前光学系统1-b中。然而，当通过从后面接近光源(激光二极管1-d至1-g)而进行围绕光轴的旋转调节时，需要允许沿箭头所示的方向接近以进行调节的空间。因此，光束扫描装置的单元1-a必须增大到与单元1-h一样大。

作为对策，可以在光束扫描装置的单元中设置孔，以便从该单元的外部接近光源(激光二极管)。但是，这种对策需要用于该单元的滑动结构的模具，这就降低了精度或增加了成本。

JP-A-2003-161904、JP-A-2003-98461和JP-A-2004-246032中所提出的技术不能解决这些问题。

发明内容

考虑到上述情况提出了本发明，因此，其目的在于提供一种光束扫描装置以及配备有该光束扫描装置的图像形成设备，该光束扫描装置即使在较小的空间中也能够很容易地围绕光轴对光源进行旋转调节。

为了解决上述问题，根据本发明一个方面的光束扫描装置是使用多个光源的光束扫描装置，其包括：保持件底座，螺纹固定于光束扫描装置的光学壳体；保持件，附于保持件底座，且被构造成保持相应的光源；激光驱动板，螺纹固定于保持件；旋转调节机构，被构造成相对于保持件底座围绕光源的光轴对保持件进行旋转调节；以及固定机构，被构造成将保持件固定于保持件底座，保持件底座设置有螺钉和推动件，螺钉从上部向设置于保持件上的调节臂施加压力，推动件从下部向上推动调节臂；以及旋转调节机构通过转动螺钉使之向下移动而向调节臂施加压力来调节保持件沿逆时针方向的旋转、或旋转调节机构通过转动螺钉使之向上移动而向调节臂施加压力来调节保持件沿顺时针的旋转。

为了解决上述问题，根据本发明另一方面的图像形成设备是配备有使用多个光源的光束扫描装置的图像形成设备，其中，该光束扫描装置包括：保持件底座，螺纹固定于光束扫描装置的光学壳体；保持件，附于保持件底座，且被构造成保持相应的光源；激光驱动板，螺纹固定于保持件；旋转调节机构，被构造成相对于保持件底座围绕光源的光轴进行保持件的旋转调节；以及固定机构，被构造成将保持件固定到保持件底座，保持件底座设置有螺钉和推动件，螺钉从上部向设置于保持件上的调节臂施加压力，推动件从下部向上推动调节臂；以及旋转调节机构通过转动螺钉使之向下移动而向调节臂施加压力来调节保持件沿逆时针方向的旋转、或旋转调节机构通过转动螺钉使之向上移动而向调节臂施加压力来调节保持件沿顺时针的旋转。

就根据本发明首先提及方面的光束扫描装置而言，在使用多个光源的该光束扫描装置中，保持件底座螺纹固定于光束扫描装置的光学壳体，保持件附于保持件底座并保持相应的光源，激光驱动板螺纹固定于保持件，相对于保持件底座围绕光源的光轴对保持件进行旋转调节，以及将保持件固定于保持件底座。

就根据本发明其次提及方面的图像形成设备而言，即，配备有使用多个光源的光束扫描装置的图像形成设备，在该光束扫描装置中，保持件底座螺纹固定于光束扫描装置的光学壳体，保持件附于保持件底座并保持相应的光源，激光驱动板螺纹固定于保持件，相对于保持件底座围绕光源的光轴对保持件进行旋转调节，以及将保持件固定于保持件底座。

附图说明

附图中：

图1是用于描述现有技术中的光束扫描装置和图像形成设备中的单元在尺寸上被增大的方式的说明图；

图2是示出了结合有应用本发明的光束扫描装置的图像形成设备的结构的视图；

图3是示出了图2中的光束扫描装置的详细结构的视图；

图4是示出了图2中的光束扫描装置的详细结构的另一视图；

图5A是详细示出了保持机构的结构的平面图；而图5B是沿图5A的线A-A′截取的主视图；

图6是沿Y方向观察时的图5的保持机构的分解图；以及

图7是沿X方向观察时的图5的保持机构的分解图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施例。

图2示出了结合有应用本发明的光束扫描装置11的图像形成设备2的结构。由于图像形成设备2通常使用颜色上被区分的用于包括Y(黄色)、M(品红色)、C(青色)和B(黑色)的对应颜色成分的四种图像数据以及用于形成对应于Y、M、C和B的相应颜色成分图像的四组不同的装置，因此，用于对应颜色成分的图像数据和相应的装置通过附加大写字母Y、M、C和B作为后缀来区分。

如图2所示，图像形成设备2包括第一至第四图像形成部12Y、12M、12C和12B，这些图像形成部形成颜色上被区分开的对应颜色成分的图像。

图像形成部12(12Y、12M、12C和12B)在对应位置处按照图像形成部12Y、12M、12C和12B的顺序设置在光束扫描装置11的下方，其中，对应颜色成分的激光束L(LY、LM、LC和LB)通过光束扫描装置11中的第一偏转后转向镜(bending mirror)39B以及第三偏转后转向镜41Y、41M、41C照射到所述对应位置。

输送记录纸P的输送带13设置于图像形成部12(12Y、12M、12C和12B)的下方，分别由图像形成部12(12Y、12M、12C和12B)形成的图像被转印到该记录纸上。

输送带13横过沿箭头所示方向旋转的带驱动辊14(由未示出的电机驱动)和张紧辊15被张紧，因此，该输送带沿带驱动辊14旋转的方向以特定速度转动。

图像形成部12(12Y、12M、12C和12B)形成为圆柱状，以能够沿箭头所示的方向旋转，且分别包括感光鼓16Y、16M、16C和16B，在这些感光鼓上形成有与由光束扫描装置11曝光的图像相对应的静电潜像。

在感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)的周围，沿感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)旋转的方向按顺序分别设置有下列部件：充电装置17(17Y、17M、17C和17B)，用于向感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)的表面提供特定电势；显影装置18(18Y、18M、18C和18B)，其通过提供对应颜色的墨粉而使形成在感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)表面上的静电潜像显影；转印装置19(19Y、19M、19C和19B)，其将感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)上的墨粉图像转印到记录介质(即，由输送带13输送的记录纸P)上；清洁器20(20Y、20M、20C和20B)，用于去除感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)上的残余墨粉；以及静电消除器21(21Y、21M、21C和21B)，其用于在转印墨粉图像之后去除残留在感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)上的残余电势。

在输送带13位于感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)与转印装置19(19Y、19M、19C和19B)之间时，这些转印装置从输送带13的背面分别与感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)相对。

容纳记录纸P的纸盒22设置于输送带13的下方，通过图像形成部12(12Y、12M、12C和12B)形成的图像被转印到所述记录纸上。而且，清洁器20(20Y、20M、20C和20B)分别去除感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)上的残余墨粉，在将墨粉图像分别通过转印装置19(19Y、19M、19C和19B)转印到记录纸P上时所述残余墨粉没有被转印。

靠近张紧辊15一侧的供纸辊23设置在纸盒22的一端，该供纸辊几乎形成为半圆形，并从顶部顺次地供应容纳在纸盒22中的记录纸P。

在供纸辊23与张紧辊15之间，设置有对位辊24，该对位辊将从纸盒22取出的单张记录纸P的顶端与在图像形成部12B(黑色)中的感光鼓16B上形成的墨粉图像的顶端相匹配。

在靠近位于对位辊24与第一图像形成部12Y之间的张紧辊15的位置处，且该位置与输送带13外周上的位置(对应于张紧辊15和输送带13互相接触的位置)基本相对，设置有吸引辊25，该吸引辊向对位辊24定时输送的单张记录纸P提供特定的静电引力。

在靠近输送带13的一端和带驱动辊14处且基本位于与带驱动辊14接触的输送带13的外周上，沿带驱动辊14的轴向以一定距离间隔地设置有第一对位传感器26a和第二对位传感器26b(由于图2为剖视的主视图，所以没有示出位于纸面前方的第一对位传感器26a)，该第一对位传感器和第二对位传感器用于检测形成在输送带13上的图像或转印到记录纸P上的图像的位置。

在与带驱动辊14接触的输送带13的外周上的不与输送带13输送的记录纸P相接触的位置处，设置有输送带清洁器27，该输送带清洁器用于去除粘附在输送带13上的来自记录纸P的墨粉或纸灰。

沿输送带13输送的记录纸P与带驱动辊14相分离并进一步被输送的方向，设置有定影装置28，该定影装置用于将已转印到记录纸P上的墨粉图像定影到该记录纸P上。

图3和图4详细示出了图2中的光束扫描装置11的结构。

该光束扫描装置11包括：光学偏转器29，其包括多角镜主体(所谓的多角镜)29a，所述多角镜主体具有例如被设置成形成正多边形的八个平面反射表面(平面反射镜)和使多角镜主体29a沿主扫描方向以特定速度转动的电机29b；以及光源30(30Y、30M、30C和30B)，分别朝向图2中的第一至第四图像形成部12Y、12M、12C和12B输出光束。

光学偏转器29是用于使光源30(30Y、30M、30C和30B)发射出的光束(激光束)朝向设置在特定位置处的图像平面(即，分别朝向第一至第四图像形成部12Y、12M、12C和12B中的感光鼓16Y、16M、16C和16B的外圆周表面)以特定线速度偏转的偏转装置。此外，偏转前光学系统31(31Y、31M、31C和31B)设置在光学偏转器29与光源30(30Y、30M、30C和30B)之间，并且偏转后光学系统32设置在光学偏转器29与图像平面之间。

由光学偏转器29偏转(扫描)对应激光束的方向被称为“主扫描方向”，而与主扫描方向和用作偏转操作基准的轴线两者都正交的方向被称为“副扫描方向”，光学偏转器29将所述偏转操作提供给激光束，用于使光学偏转器29扫描(偏转)的激光束沿主扫描方向传播。

如图4所示，偏转前光学系统31分别包括：光源30(30Y、30M、30C和30B)，该光源包括激光二极管且提供相应的颜色成分；有限聚焦透镜33(33Y、33M、33C和33B)，用于向光源30(30Y、30M、30C和30B)发射出的激光束提供特定的聚焦特性；光圈34(34Y、34M、34C和34B)，用于向已经穿过有限聚焦透镜33(33Y、33M、33C和33B)的激光束L提供任意的截面光束形状；以及圆柱形透镜35(35Y、35M、35C和35B)，用于沿副扫描方向进一步向穿过光圈34(34Y、34M、34C和34B)的激光束L提供特定的聚焦特性。它们将分别由光源30(30Y、30M、30C和30B)发射出的激光束的截面光束形状修整为特定形状，然后，将这些光束向光学偏转器29的反射表面引导。

对于从圆柱形透镜35C发射出的青色激光束LC，光路由转向镜36C转向，之后，该青色激光束通过直线传播穿过光路合成用光学部件37而被引向光学偏转器29的反射表面。对于从圆柱形透镜35B发射出的黑色激光束LB，光路由转向镜36B转向，之后，该黑色激光束通过在光路合成用光学部件37上反射而被引向光学偏转器29的反射表面。从圆柱形透镜35Y发射出的黄色激光束LY穿过上述的转向镜36C，之后，该黄色激光束通过直线传播穿过光路合成用光学部件37而被引向光学偏转器29的反射表面。对于从圆柱形透镜35M发射出的品红色激光束LM，光路由用于激光束LM的转向镜36M转向，以穿过上述的转向镜36B，之后，该品红色激光束通过在光路合成用光学部件37上反射而被引向光学偏转器29的反射表面。

偏转后光学系统32包括：fθ透镜38(fθ透镜38a和38b)，该fθ透镜包括一套两个透镜，且用于优化由多角镜主体29a偏转(扫描)的激光束L(Y、M、C和B)的图像平面上的形状和位置；水平同步检测光检器(未示出)，用于检测相应的激光束L，以与已经穿过fθ透镜38(fθ透镜38a和38b)的激光束L(LY、LM、LC和LB)水平同步相匹配；水平同步转向镜(未示出)，用于使相应的激光束L朝向水平同步检测光检器转向；光路校正元件(未示出)，设置在水平同步转向镜与水平同步检测光检器之间，以将水平同步转向镜上反射的相应颜色成分的激光束L(LY、LM、LC和LB)朝向水平同步检测光检器，几乎与水平同步检测光检器的检测表面上的入射位置一致；以及多个偏转后转向镜39Y、40Y和41Y(黄色)，39M、40M和41M(品红色)，39C、40C和41C(青色)，以及39B(黑色)，将从fθ透镜38(fθ透镜38a和38b)出来的相应颜色成分的激光束L(LY、LM、LC和LB)引向相应的感光鼓16(16Y、16M、16C和16B)。

此外，如图4所示，光束扫描装置11设置有用于分别保持光源30(30Y、30M、30C和30B)的保持机构42(42Y、42M、42C和42B)。

图5A和图5B示出了用于保持光源30的保持机构42的详细结构。图5A是保持机构42的平面图，而图5B是沿X方向观察时的沿图5A的线A-A′截取的保持机构42的主视图。

如图5A和图5B所示，保持机构42包括：保持件底座43，螺纹固定于光束扫描装置11的光学壳体(未示出)；保持件44，具有臂，该臂连接至保持件底座43并保持相应光源30(30Y、30M、30C和30B)；以及激光驱动板45，沿X方向螺纹固定于具有臂的保持件44。

保持件底座43通过保持件底座固定螺钉46螺纹固定于光束扫描装置11的光学壳体(未示出)，如图6所示(沿Y方向的保持机构42的分解图)，该保持件底座具有连接孔Q，用于将具有臂的保持件44的圆柱部分57装于其中。

每个对应的光源30(30Y、30M、30C和30B)通过光源固定螺钉47-1和47-2固定于具有臂的保持件44。严格限制在具有臂的保持件44与光源30的连接位置处的公差。

如图6所示，具有臂的保持件44具有朝向保持件底座43突出的圆柱部分57，并通过将具有臂的保持件44的圆柱部分57装入保持件底座43中的连接孔Q内而定位。将具有臂的保持件44的圆柱部分57装入保持件底座43中的连接孔内的安装预先设定为松配合，以允许具有臂的保持件44围绕圆柱部分57的用作旋转轴的旋转中心沿Z方向转动。

如图6所示，具有臂的保持件44通过用保持件固定螺钉48-1和48-2螺纹固定于保持件底座43而连接，如图7所示(沿X方向的保持机构42的分解图)，抑制板簧49-1和49-2介于保持件固定螺钉48-1和48-2与具有臂的保持件44之间，以防止具有臂的保持件44在围绕圆柱部分的用作旋转轴的旋转中心沿Z方向转动时沿光轴方向发生浮动。对抑制板簧49-1和49-2设置弹性载荷，以允许其在具有臂的保持件44转动时而转动。具有臂的保持件44设置有用于定位激光驱动板45的定位销50。

激光驱动板45通过设置于具有臂的保持件44的定位销50而定位，且通过底座固定螺钉51螺纹固定于具有臂的保持件44。

顺便提及，如图5至图7所示，作为扩展槽的狭缝52从连接孔Q朝向侧表面而设置于保持件底座43，并且紧固螺钉53能够将保持件底座元件43a和43b相互紧固，所述保持件底座元件通过狭缝52靠近和分离。这种紧固使得紧固螺钉53可以将具有臂的保持件44的已装入保持件底座43中的连接孔Q内的圆柱部分57紧固。因此，可以通过抑制具有臂的保持件44的转动而固定具有臂的保持件44，使之不沿Z方向转动。

而且，如图5至图7所示，具有臂的保持件44设置有用于旋转调节的臂54。保持件底座43设置有定位螺钉55以及从下部向上推动臂54的调节板簧56，当具有臂的保持件44装入保持件底座中时，所述定位螺钉从臂54的上部向臂54施加向下的压力。

如图7所示，通过沿箭头所示的方向(从上部方向)接近保持机构42，以通过特定的转动量来转动定位螺钉55而使之向下移动，可以沿Z方向进行逆时针旋转调节。同时，通过特定的转动量来转动定位螺钉55而使之向上移动，可以沿Z方向进行顺时针旋转调节。这种结构使得即使在较小的空间中也可以通过从上部方向接近保持机构42而很容易地围绕光轴对光源进行旋转调节，以在感光鼓16上保持特定的副扫描光束间距。因此，可以防止光束扫描装置11和图像形成设备2的各单元在尺寸上增大。

考虑到定位螺钉55的尖端在臂54上容易滑动，该尖端优选地为球形，以便能够在臂54上进行更高精度的旋转调节。例如，可替换地，可以使用卷簧或弹簧定位销来代替调节板簧56。

如图7所示，激光驱动板45通过定位销50和板固定螺钉51而固定于具有臂的保持件44，以保持相对于具有臂的保持件44的位置关系。换句话说，当沿Z方向对具有臂的保持件44进行旋转调节时，激光驱动板45随具有臂的保持件44一起转动。这种结构使得当沿Z方向对具有臂的保持件44进行旋转调节时，可以防止每个相应光源30(30Y、30M、30C和30B)的连接端子58随具有臂的保持件44一起转动时被扭曲，进而可以防止载荷施加到每个相应光源30(30Y、30M、30C和30B)的连接端子58。

Claims

1.一种使用多个光源的光束扫描装置，包括：

保持件底座，螺纹固定于所述光束扫描装置的光学壳体；

保持件，附于所述保持件底座，且被构造成保持相应的光源；

激光驱动板，螺纹固定于所述保持件；

旋转调节机构，被构造成相对于所述保持件底座围绕所述光源的光轴对所述保持件进行旋转调节；以及

固定机构，被构造成将所述保持件固定于所述保持件底座，

所述保持件底座设置有螺钉和推动件，所述螺钉从上部向设置于所述保持件上的调节臂施加压力，所述推动件从下部向上推动所述调节臂；以及

所述旋转调节机构通过转动所述螺钉使之向下移动而向所述调节臂施加压力来调节所述保持件沿逆时针方向的旋转、或所述旋转调节机构通过转动所述螺钉使之向上移动而向所述调节臂施加压力来调节所述保持件沿顺时针的旋转。

2.根据权利要求1所述的光束扫描装置，其中：

所述推动件为板簧、卷簧、或弹簧定位销。

3.根据权利要求1所述的光束扫描装置，其中：

所述螺钉设置在所述保持件底座的上部。

4.根据权利要求1所述的光束扫描装置，其中：

所述保持件底座设置有连接孔和狭缝，所述连接孔用于将设置于所述保持件的圆柱部分松配合地装于其中，并且所述狭缝始于所述连接孔终于所述保持件底座的侧表面；以及

所述固定机构通过紧固插入穿过所述狭缝的紧固螺钉来固定松配合地装入所述连接孔中的所述保持件。

5.根据权利要求4所述的光束扫描装置，其中：

所述紧固螺钉设置于所述固定机构的上部。

6.一种图像形成设备，所述图像形成设备配备有使用多个光源的光束扫描装置，其中，所述光束扫描装置包括：

保持件底座，螺纹固定于所述光束扫描装置的光学壳体；

激光驱动板，螺纹固定于所述保持件；

固定机构，被构造成将所述保持件固定于所述保持件底座，