CN102566043A - 多角镜组件、采用多角镜组件的光扫描单元和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

一种多角镜组件、采用该多角镜组件的光扫描单元、以及图像形成装置。所述多角镜组件包括：多角镜，由塑料材料形成并具有多个反射表面；和马达单元，支撑并旋转所述多角镜，其中所述多角镜通过使用粘合材料耦接到所述马达单元。

Description

多角镜组件、采用多角镜组件的光扫描单元和图像形成装置

技术领域

本公开涉及多角镜组件、采用该多角镜组件的光扫描单元、和图像形成装置，更具体而言，本公开涉及包括塑料多角镜(polygon mirror)的多角镜组件、采用该多角镜组件的光扫描单元、和图像形成装置。

背景技术

诸如激光打印机、数字影印机和传真机的电子照相图像形成装置中采用的光扫描单元使施加有图像信号的光源发射的光束偏转，并在图像载体的主扫描方向上扫描该光束。通过在主扫描方向使用该光扫描单元并通过图像载体在次扫描方向的移动而将静电图像形成在图像载体上。

光扫描单元包括用于在预定方向偏转从光源发射的光束的多角镜组件。为了获得超过85％的反射率，常规的多角镜通常使用具有超过99％纯度的高纯度铝通过超精度加工而制造。由高纯度铝形成的多角镜组件具有诸如高制造成本和难以调节产量的问题。

发明内容

本公开提供了一种多角镜组件、采用该多角镜组件的光扫描单元、和图像形成装置，该多角镜组件使用塑料多角镜并可以最小化装配期间发生的性能恶化。

根据本公开的方面，提供了一种多角镜组件，包括：多角镜，由塑料材料形成并具有多个反射表面；和马达单元，支撑并旋转多角镜，其中多角镜通过使用粘合材料耦接到马达单元。

保持器框可以耦接到马达单元的旋转轴，多角镜可以通过使用粘合材料耦接到保持器框。多角镜可以包括孔，保持器框的一部分被插入到多角镜的该孔中，粘合材料可以被均匀地涂覆在多角镜的限定该孔的内表面和保持器框的接触该内表面的外表面两者至少之一上。

具有容纳粘合材料的空间的倾斜防止凹槽可以形成在保持器框中。倾斜防止凹槽可以是形成在位于保持器框的插入到多角镜的孔中的该部分周围的保持器框的表面上的凹槽。

具有容纳粘合材料的空间的倾斜防止台阶可以形成在多角镜的内表面中。倾斜防止台阶可以是形成在多角镜的内表面的下圆周表面上的凹槽。

多角镜可以包括孔，马达单元的旋转轴可以插入到多角镜的该孔中，粘合材料可以被均匀地涂覆在多角镜的限定所述孔的内表面和马达单元的旋转轴两者至少之一上。

粘合材料可以是选自紫外线固化粘合材料、热固化粘合材料和瞬时粘合材料构成的组中的任意一种。

反射层可以形成在多个反射表面的每个上。

根据本公开的另一方面，提供了一种光扫描单元，包括：光源，发射光束；多角镜组件，将从光源发射的光束沿主扫描方向偏转；成像光学单元，使被多角镜组件偏转的光束在将被扫描的表面上成像，其中多角镜组件由塑料材料形成并包括具有多个反射表面的多角镜和支撑并旋转多角镜的马达单元，其中多角镜通过使用粘合材料耦接到马达单元。

根据本公开的另一方面，提供了一种图像形成装置，包括：光扫描单元，包括发射光束的光源、将从光源发出的光束沿主扫描方向偏转的多角镜组件、使被多角镜组件偏转的光束在将被扫描的表面上成像的成像光学单元；显影单元，设置在从光扫描单元发射的光束的焦点上，并包括显影辊和多个光感受器，在每个光感受器上形成静电潜像，显影辊用于显影形成在每个光感受器上的静电潜像；和转移单元，转移被显影单元显影的图像，其中多角镜组件由塑料材料形成，并包括具有多个反射表面的多角镜和支撑并旋转多角镜的马达单元，其中多角镜通过使用粘合材料耦接到马达单元。

多角镜组件、采用该多角镜组件的光扫描单元和图像形成装置通过使塑料材料形成的多角镜被装配时可能发射的变形最小化而抑制光学性能恶化。

附图说明

通过参考附图详细描述本公开的示范性实施方式，本公开的上述和其他特征和优点将变得更为明显，在附图中：

图1是根据本公开的实施方式的光扫描单元的示意图；

图2是图1中的光扫描单元中采用的多角镜组件的示意性截面图；

图3是图2的多角镜组件的另一示例；

图4是图2的多角镜组件的另一示例；

图5是示出图2的多角镜组件的视图，其中多角镜由于从图2的多角镜组件排出的粘合材料而倾斜；以及

图6是根据本公开的实施方式的电子照相图像形成装置的示意图。

具体实施方式

在下文，将参考附图更充分地描述本公开，在附图中示出了本公开的示范性实施方式。在附图中，相似的附图标记指代相似的元件，为了方便和清楚而夸大了每个部件的尺寸。

图1是根据本公开的实施方式采用多角镜组件10的光扫描单元的示意图。图2是当前实施方式的多角镜组件10的示意性截面图。

参考图1，光扫描单元包括光源1、包括旋转多角镜11的多角镜组件10、和扫描透镜7。

光源1发射光束并可以是用于发射激光束的半导体激光二极管。光源1可以发射单个光束或多个光束。图1示出发射单个光束的光源1。如果光源1发射多个光束，则这些光束可以以不同的入射角入射到多个反射表面11a之一上，或者可以入射到多个反射表面11a上。

准直透镜2可以设置在光源1与多角镜11之间的光路上。准直透镜2使光源1发射的光准直。圆柱形透镜4可以进一步设置在准直透镜2与多角镜11之间的光路上。圆柱形透镜4是仅在次扫描方向上具有预定放大率(power)的光学单元，并把来自准直透镜2的光束沿次扫描方向聚焦到多角镜11的反射表面11a上。孔径光阑(aperture stopper)3可以进一步设置在准直透镜2与圆柱形透镜4之间以调节光束的直径。准直透镜2、孔径光阑3和圆柱形透镜4构成光扫描单元的入射光学单元。

扫描透镜7是具有会聚功能和fθ透镜特性的成像光学单元，并以恒定速度将由多角镜11偏转并扫描的光束成像到光感受器9的外周表面上。图1示出一个扫描透镜7作为成像光学单元。然而，成像光学单元可以包括2个或多个透镜。反射镜8是改变被扫描的光束的光路的光路改变单元的示例。

参考图2，多角镜组件10包括多角镜11、保持器框(holder frame)12和马达单元14。

多角镜11包括形成在多角镜11的外表面上的四个反射表面11a和定义形成在多角镜11的中心部分中的孔的内表面11b。多角镜11的内表面11b和保持器框12的接触该内表面11b的外表面通过粘合材料13彼此耦接。多角镜11可以通过使用注射成型工艺由诸如环氧树脂的塑料形成。由于多角镜11由塑料材料形成，多角镜11的材料成本可以降低，多角镜11的批量生产可以容易地执行。粘合材料13可以是紫外线(UV)固化的粘合材料、热固化的粘合材料、瞬时粘合材料(instant adhesive material)等中的任何一个。例如，当粘合材料13是UV固化的粘合材料时，粘合材料13被涂敷在多角镜11的内表面11b和保持器框12的接触该内表面11b的外表面上，多角镜11和保持器框12彼此耦接，然后通过使用UV灯将UV光照射到其上以迅速硬化粘合材料13，由此固定多角镜11和保持器框12。

同时，可以在每个反射表面11a上附接例如由铝(Al)或银(Ag)形成的具有高反射率的金属层。为了保护该金属层不受外部环境的影响并防止金属层的氧化，例如SiO₂层的保护层可以进一步制备在金属层上。示出的反射表面11a的数量仅为示例，本公开不限于四个反射表面11a。而且，多角镜11的内表面11b和保持器框12的接触该内表面11b的外表面可以具有圆柱形形状以便于装配，但是本公开不限于此。例如，多角镜11的内表面11b和保持器框12的接触内表面11b的外表面可以具有多边形，例如四边形。

同时，马达单元14包括固定到印刷电路板21的轴承保持器18、设置在轴承保持器18的圆周表面上的电磁体19、形成在轴承保持器18中作为旋转轴并能够旋转的轴17、设置在轴承保持器18与轴17之间的衬套20、耦接到轴17的转子壳15、和设置在转子壳15内部并面对电磁体19的永久磁体16。

然而，在常规的多角镜组件中，通过使用板簧将多角镜固定到保持器框或马达单元。虽然来自板簧的弹力使多角镜变形，但是常规的多角镜通常由诸如Al的金属形成，因此由板簧引起的变形可以不显著。然而，发明人发现，如果多角镜11由塑料形成，使用板簧附接多角镜11会在相当大的程度上使多角镜11变形。换言之，如果由金属形成的多角镜通过弹簧插入而附接的话，由于其杨氏模量足够大，所以变形量不显著。相反，由塑料材料形成的多角镜具有小的杨氏模量，所以由弹簧插入引起的变形量大。

表1示出由于弹簧插入引起的塑料材料形成的多角镜的反射表面的变形量。

表1

这里，每个反射表面过程变量(PV，process variable)代表关于反射表面的整个区域的最大值与最小值之间的偏差，即，平坦度。参考表1，由塑料材料形成的多角镜的反射表面的平均变形量为大约1.840μm。然而，由于多角镜的允许变形量在约0.2μm至约0.3μm之间的范围内，因弹簧插入引起的变形量大大超过了允许量，因此难以将附接由金属形成的常规多角镜的方法应用于由塑料形成的多角镜。

因此，如在当前实施方式中描述的，在装配期间施加到多角镜11的应力可以通过使用粘合材料13将多角镜11与保持器框12彼此耦接而最小化。这样，在装配期间多角镜11的反射表面11a的变形可以通过使装配期间施加到多角镜11的应力最小化而最小化，由此防止光扫描单元的性能的恶化。

表2示出在使用粘合材料13的装配期间由塑料材料形成的多角镜11的反射表面11a的变形量。

表2

这里，每个反射表面过程变量(PV)代表反射表面关于反射表面的整个区域的变形量的最大值与最小值之间的偏差。参考表2，当多角镜11通过使用粘合材料13耦接到保持器框12时，在由塑料材料形成的多角镜11的反射表面11a之中，在装配期间发生的平均变形量约为0.095μm，因此多角镜11的一般允许变形量在约0.2μm至约0.3μm的范围内。

即使每个反射表面11a的变形量通过使用粘合材料13而显著改善，但是由于粘合材料13的收缩导致的反射表面11a的变形量仍然存在。如果粘合材料13部分地涂覆在多角镜11的内表面11b的上部分或下部分上，则多角镜11可以被部分地变形。因此，为了使得多角镜11的变形分布均匀，粘合材料13均匀地涂覆在多角镜11的内表面11b上或在保持器框12的接触该内表面11b的外表面上。

向回参考图1和图2，下面将描述当前实施方式的光扫描单元的操作。

从光源1发射的光按所述顺序依次穿过准直透镜2、孔径光阑3和圆柱形透镜4，然后被照射到多角镜11的反射表面11a上。被多角镜11的反射表面11a反射的光穿过扫描透镜7、被反射镜8偏转、然后被照射到光感受器9的表面上。如果功率提供到马达单元14的电磁体19，则转子壳15由于电磁体19与永久磁体16之间的电磁相互作用而关于轴17旋转。保持器框12耦接到转子壳15和轴17并与转子壳15和轴17一起旋转，附接到保持器框12的多角镜11与保持器框12、转子壳15和轴17一起旋转。这样，当多角镜11由于马达单元14的驱动而旋转时，被多角镜11的反射表面11a反射的光在垂直于多角镜11的旋转轴的方向(即，主扫描方向)上被扫描。同时，光感受器9沿一方向移动它的被扫描表面，该方向垂直于光感受器9被多角镜11扫描的方向。因此，通过开启和关闭光源1，由曝光区域和非曝光区域构成的静电潜像形成在光感受器9的被扫描表面上。

此后，将在下文描述当前实施方式的多角镜组件10的其他示例。

图3示出图2的多角镜组件10的另一示例。参考图3，当前实施方式的多角镜组件10包括形成在保持器框12’中的多个倾斜防止凹槽12a。该倾斜防止凹槽12a可以在插入到多角镜11的内表面11b的突起部分周围的保持器框12’的至少部分表面中形成为具有预定深度。保持器框12’的倾斜防止凹槽12a可以接收从彼此接触的多角镜11的表面与保持器框12’的表面之间排出的粘合材料13。

图4示出图2的多角镜组件10的另一示例。参考图4，当前实施方式的多角镜组件10包括形成在多角镜11’的内表面11b中的多个倾斜防止台阶11c。倾斜防止台阶11c可以在多角镜11’的内表面11b的至少部分下圆周表面中形成为具有预定深度。多角镜11’的倾斜防止台阶11c可以接受从彼此接触的多角镜11’的表面与保持器框12的表面之间排出的粘合材料13。

参考图5，当多角镜11通过使用粘合材料13耦接到保持器框12时，粘合材料13的部分13a在从多角镜11的内表面11b与保持器框12的接触该内表面11b的外表面之间向下排出之后可以被硬化。这样，被排出的粘合材料13a可以将多角镜11倾斜到一侧。由于多角镜11的倾斜，获得如表3所示的在打印图像的纸张上沿垂直方向的点的错误量。

表3

DPA(″)	沿垂直方向的差异(μm)
		600	15
300	7.1
		120	3
60	1.5
		0	0

在表3中，每个动态锥体角DPA(dynamic pyramidal angle)代表马达单元14的旋转轴的倾斜，即轴17和反射表面11a的倾斜量，且DPA以秒(″)为单位。如表3所示，由于所排出的粘合材料13a而导致的多角镜11的倾斜引起打印在纸张上的点的模糊，由此降低了图像质量。因此，如图3和图4中示出的示例所示，由所排出的粘合材料13a导致的倾斜可以通过倾斜防止凹槽12a或多角镜11’的倾斜防止台阶11c来防止。

在上述实施方式和其他示例中，多角镜11和11’通过保持器框12和12’耦接到马达单元14，但是本公开不限于此。保持器框12和12’可以被省略，马达单元14的轴17可以通过使用粘合材料13直接耦接到多角镜11和11’。

图6是采用当前实施方式的光扫描单元的图像形成装置的示例。

图6中示出的图像形成装置是干式电子照相图像形成装置，用于通过使用干式显影剂(此后称为调色剂)来打印彩色图像。

图像形成装置包括光扫描单元100、多个显影单元200、转移单元300和定影单元400。

光扫描单元100可以是上述光扫描单元。为了打印彩色图像，光扫描单元100扫描多个光束，多个显影单元200(每个用于待打印的每个颜色)可以形成为相应于多个光束。在这点上，光扫描单元100可以包括多个光扫描单元或可以使用一个多角镜组件同时扫描多个光束，如参考图1所述。例如，光扫描单元100可以扫描相应于黑(K)、品红(M)、黄(Y)和青(C)的四个光束，可以形成用于黑(K)、品红(M)、黄(Y)和青(C)的四个显影单元200。

每个显影单元200包括感光鼓210和显影辊220，感光鼓210即图像感受器，在其上形成静电潜像，显影辊220用于显影该静电潜像。

感光鼓210(即，光感受器)可以是具有感光层的圆柱形金属管，该感光层具有预定厚度并形成在该圆柱形金属管的外周上。虽然这里没有示出，但是可以采用感光带作为光感受器。感光鼓210的外周是将会被曝光的表面。充电辊230设置在感光鼓210的外周上，位于感光鼓210的外周的一部分上，该部分位于外周的将被暴露于光扫描单元100的区域的上游。充电辊230是接触感光鼓210并旋转以向感光鼓210的表面施加均匀电荷的充电单元。充电偏压施加到充电辊230。可以使用电晕充电单元(未示出)而不是充电辊230。

显影辊220将附着到其外周的调色剂供应到感光鼓210。显影偏压提供到显影辊220以供应调色剂到感光鼓210。虽然在图中未示出，但是显影单元200还可以包括用于允许包含在显影单元200中的调色剂附着到显影辊220的供应辊、用于限制附着到显影辊220的调色剂的量的限制单元、和用于将包含在每个显影单元200中的调色剂转移到供应辊和/或显影辊220的搅拌器。

转移单元300可以包括纸转移带310和四个转移辊320。纸转移带310布置为面对感光鼓210的外周的暴露到每个显影单元200之外的区域。纸转移带310通过被多个支撑辊330、340、350和360支撑而循环。四个转移辊320布置为面对每个显影单元200的感光鼓210，纸转移带310插设在其间。转移偏压施加到每个转移辊320。

将描述可以由如上所述构建的电子照相图像形成装置执行的彩色图像形成过程。

每个显影单元200的感光鼓210由施加到充电辊230的充电偏压充电至具有均匀的电势。光扫描单元100相应于青(C)、品红(M)、黄(Y)和黑(K)颜色的图像信息扫描四个光束到显影单元200的每个感光鼓210以形成静电潜像。显影偏压施加到显影辊220。然后，附着到显影辊220的外周的调色剂附着到感光鼓210上的静电潜像，因此青、品红、黄和黑调色剂图像可以分别形成在显影单元200的感光鼓210上。

最终接受调色剂的介质，例如，纸P，通过拾取辊510从盒500排出。纸P通过传送辊520传送到纸转移带510。纸P由于静电力而附着到纸转移带310的表面，并以与纸转移带310的运转线速度相同的速度被转移。

例如，纸P的前端到达转移辊隙(transfer nip)处，同时形成在一个显影单元200的一个感光鼓210的外周表面上的青(C)色调色剂图像的前端到达面对转移辊320之一的转移辊隙处。当转移偏压施加到转移辊320时，形成在感光鼓210上的调色剂图像被转移到纸P。随着纸P被转移，形成在其他显影单元200的感光鼓210上的品红(M)、黄(Y)和黑(K)色调色剂图像依次被转移到纸P以彼此交叠。因此，彩色调色剂图像形成在纸P上。

转移到纸P的调色剂图像由于静电力而被保持在纸P的表面上。定影装置400使用热和压力将该彩色调色剂图像定影在纸P上。纸P在经历定影工艺之后通过排出辊530从图像形成装置排出。

虽然参考本公开的示范性实施方式具体示出并描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节的各种改变，而不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

本公开要求于2010年11月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0117524的优先权，其公开的全部内容通过引用结合在此。

Claims (12)

1.一种多角镜组件，包括：

多角镜，由塑料材料形成并具有多个反射表面；和

马达单元，支撑并旋转所述多角镜，

其中所述多角镜通过使用粘合材料耦接到所述马达单元。

2.根据权利要求1所述的多角镜组件，其中保持器框耦接到所述马达单元的旋转轴，所述多角镜通过使用所述粘合材料耦接到所述保持器框。

3.根据权利要求2所述的多角镜组件，其中所述多角镜包括孔，所述保持器框的一部分被插入到所述多角镜的所述孔中，所述粘合材料被均匀地涂覆在所述多角镜的限定所述孔的内表面和所述保持器框的接触所述内表面的外表面两者至少之一上。

4.根据权利要求3所述的多角镜组件，其中具有容纳所述粘合材料的空间的倾斜防止凹槽形成在所述保持器框中。

5.根据权利要求4所述多角镜组件，其中所述倾斜防止凹槽是形成在位于所述保持器框的插入到所述多角镜的所述孔中的所述部分周围的所述保持器框的表面上的凹槽。

6.根据权利要求3所述的多角镜组件，其中具有容纳所述粘合材料的空间的倾斜防止台阶形成在所述多角镜的所述内表面中。

7.根据权利要求6所述的多角镜组件，其中所述倾斜防止台阶是形成在所述多角镜的所述内表面的下圆周表面上的凹槽。

8.根据权利要求1所述的多角镜组件，其中所述多角镜包括孔，所述马达单元的旋转轴插入到所述多角镜的所述孔中，所述粘合材料被均匀地涂覆在所述多角镜的限定所述孔的内表面和所述马达单元的所述旋转轴两者至少之一上。

9.根据权利要求1所述的多角镜组件，其中所述粘合材料是选自紫外线固化粘合材料、热固化粘合材料和瞬时粘合材料构成的组中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的多角镜组件，其中反射层形成在所述多个反射表面的每个上。

11.一种光扫描单元，包括：

光源，发射光束；

根据权利要求1至10的任何一个所述的多角镜组件，所述多角镜组件将从所述光源发射的光束沿主扫描方向偏转；

成像光学单元，使被所述多角镜组件偏转的所述光束在将被扫描的表面上成像。

12.一种图像形成装置，包括：

如权利要求11所述的光扫描单元；

显影单元，设置在从所述光扫描单元发射的光束的焦点上，并包括显影辊和多个光感受器，在每个光感受器上形成静电潜像，显影辊用于显影形成在每个所述光感受器上的所述静电潜像；和

转移单元，转移被所述显影单元显影的图像。

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