CN102981273A - 光学扫描装置 - Google Patents

Abstract

一种光学扫描装置，包括：光源单元，所述光源单元具有多个发射激光的激光源和透射从所述多个激光源发射的激光的一个透镜；偏转器件，所述偏转器件将激光偏转和扫描到图像承载部件上；光学部件，所述光学部件将激光成像到所述图像承载部件上；壳体，所述壳体在内部包括所述偏转器件和所述光学部件，所述壳体形成使从所述多个激光源发射的激光通过的开口部分；和弹性部件，所述弹性部件堵塞所述透镜和所述开口部分之间的间隙，所述弹性部件被夹持在所述透镜和所述壳体之间。用简单的结构实现流入通道的密封和光源单元和壳体之间的间隙的密封。

Description

光学扫描装置

本发明专利申请是申请日为2009年8月4日、申请号为200910161130.2、发明名称为“光学扫描装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种光学扫描装置，该光学扫描装置安装在诸如激光束打印机或数字复印机的包括电子照相处理构件的成像装置中。

背景技术

近几年，随着激光束打印机的速度增快和使用环境多样性，希望改进光学扫描装置的防尘性能。

作为传统实施方式，在图14和15中示出了日本专利申请特开平11-242176描述的光学扫描装置。

如图14所示，光学扫描装置140从配合且装配的光源器件（光源单元）106发射激光130。从光源器件106中发射的激光130穿过柱面透镜117且在多面反射镜115的反射表面上提供线性图像。激光130通过旋转多面反射镜115而被偏转，并且通过扫描透镜118和折叠反射镜119成像和扫描到要被扫描的表面（即感光鼓）（未示出）上，从而形成静电潜像。

光源器件106从作为光源的激光源（未示出）发射激光130，激光130通过准直透镜（未示出）转换成平行光通量。如图15所示，激光源通过诸如压配合的已知技术固定到激光器保持器102，准直透镜在相对于激光器保持器102进行位置调整后固定。从而执行激光源和准直透镜的焦点和光轴调整。

当多面反射镜115旋转时，周围的空气也被搅动，空气进入光学箱（壳体）107并且从其中排出。同时，光学箱107周围的灰尘也带进来，这些灰尘粘附到多面反射镜115、扫描透镜118和折叠反射镜119上。粘附程度根据多面反射镜115的旋转数和使用环境的空气污染程度加速。结果，可导致出现光强度不均匀的问题。

灰尘从激光源附近的主要流入通道是光源器件106和光学箱107之间的间隙。在日本专利申请特开平11-242176中，弹性部件114夹在配合的光源器件106和光学箱107之间以防止灰尘从流入通道流入光学箱107内部。

但是，在上述传统技术中仍存在下述问题和限制。

在日本专利申请特开平11-242176中，基本不存在穿过光源器件本身的流入通道，通过简单地将弹性部件夹在光源器件和光学箱之间即可获得理想的防尘性能。

但是，在日本专利申请特开平11-242176中，这种效果通过采用包括单系统的激光源的系统实现，该系统构造成使激光源压配合到激光器保持器上。换言之，激光源的压配合区域处于基本密封的状态。此外，尽管准直透镜以仅外周上三个点的最小程度粘接，在外周上存在没有粘接的间隙区域，因为这种间隙具有极小的面积，不会出现问题。

考虑粘接准直透镜的整个外周以增加密封性是已知的。这种考虑是在准直透镜足够小的情况下做出的，但是如果准直透镜是大透镜（诸如集成了多个系统的准直透镜的组合透镜）时受到限制。

当采用组合准直透镜时，激光源侧需要被调整和粘接，以调整每个系统的准直透镜和激光源的位置。

因此，在采用组合准直透镜的结构中，存在通过光源器件本身的灰尘流入通道，从防尘性能的观点希望进行改进。

发明内容

本发明考虑上述问题做出。因此本发明的一个目标是提供一种光学扫描装置，在利用组合入射透镜的结构中，用简单的结构密封通过光源单元本身的流入通道且密封光源单元和壳体之间的间隙。

本发明另一目标是提供光学扫描装置，包括：光源单元，该光源单元包括多个用于发射激光的激光源和透射从多个激光源发射的激光的一个透镜，该一个透镜对应于多个激光源设置；偏转器件，该偏转器件将激光偏转和扫描到图像承载部件上；光学部件，该光学部件将激光成像到图像承载部件上；壳体，该壳体在内部包括偏转器件和光学部件；其中在光源单元被装配到壳体的条件下，壳体形成使从多个激光源发射的激光通过的开口部分；和弹性部件，该弹性部件堵塞透镜和壳体的开口部分之间的间隙，该弹性部件被夹持在透镜和壳体之间。

本发明的其它特征将从下面典型实施例的描述和附图中变得明显。

附图说明

图1A是第一实施例的光学扫描装置沿主扫描方向的剖视图。

图1B是第一实施例的光学扫描装置从激光源后面侧看时的示意透视图。

图2是第一实施例的光学扫描装置的示意透视图。

图3是第一实施例的光源器件的示意透视图。

图4是第一实施例的光源器件沿副扫描方向的剖视图。

图5是示出第一实施例的光源器件的装配调整方法的图。

图6是说明当第一实施例中没有防尘密封件时灰尘向光学箱的流入通道的示意剖视图。

图7是示出第一实施例的另一模式的示意图。

图8是第二实施例的光源器件的示意透视图。

图9是第二实施例的光学扫描装置沿主扫描方向的剖视图。

图10是示出第二实施例的另一模式的示意图。

图11是第三实施例的光源器件的示意透视图。

图12是第三实施例的光学扫描装置沿主扫描方向的剖视图。

图13是示出第三实施例的另一模式的示意图。

图14是传统光学扫描装置的说明性视图。

图15是传统光源器件的说明性视图。

图16是本发明的申请人建议的光源器件的示意透视图。

图17是从激光源侧看时图16的光源器件的示意图。

图18是图16的光源器件的粘接区域的说明性视图。

具体实施方式

首先，参考图16到18描述本发明申请人对包括多系统激光源的系统建议的典型实施例，其中该系统使得激光源被调整和粘接。

图16是光源器件231的示意透视图，图17是光源器件231从激光源侧看时的示意图，和图18是描述光源器件231的粘接区域的图，且示出激光源201u附近的放大图。

光源器件231采用包括作为两个系统的激光源201u、201d的系统，其中一个入射透镜202透射两个系统的激光。

因此，与图14的传统装置相反，在光源器件231的装配中，入射透镜202首先通过诸如粘接的已知技术固定在透镜支撑部件206上。两个激光源201u、201d在经由通过诸如压配合的技术固定的激光器支撑部件205u、205d相对于入射透镜202进行单独地位置调整后固定。激光源201u、201d和入射透镜202的焦点和光轴以这种方式被调整。

注意这里重要的特征在于在入射透镜202的粘接和激光源201u、201d的粘接中采用粘合剂。

对于诸如入射透镜和激光源的光学组件，希望不容忍即使轻微位置偏移的高精确度稳定装配。由于希望在流水作业线中短时间内装配，带有热量产生的快速固化的紫外线固化型用于这种光学组件。因此，如图18所示，通常仅以最少量适当平衡地在组件外周的三点施加粘合剂。

由于入射透镜透射多系统的激光，因此变大，如果整个外周粘接则会增加不利影响。激光源的粘接区域也是最少仅外周的三个点，外周仍存在没有粘合剂的两个间隙区域。

换言之，在如图16到18所示的光源器件中，不可避免地保留通过光源器件本身的流入通道，从防尘性能的观点来希望有所改进。

设计本发明的发明人在全面考查之后，来增强光学扫描装置系统的防尘性能，该系统包括多系统的激光源，该系统使得激光源被调整和粘接。

下面参考附图详细示例性地描述实施本发明的典型实施例。典型实施例中的所述的构件的尺寸、材料、形状和相对布置可以根据采用本发明的装置的构造和不同条件适当改变，下面实施例不限制本发明的范围。

下面描述本发明第一实施例。本实施例的光学扫描装置是适用于串列型彩色成像设备的光学扫描装置，其中该彩色成像设备在作为用于Y（黄）、M（品红）、C（青）和Bk（黑）四种颜色的图像承载部件的感光部件上形成彩色图像。

图2是本实施例的光学扫描装置的示意透视图。在图2所示的光学组件中，如果左右采用相同的组件，多面反射镜73置于其间，左、右通过在共同的数字后面附加a、b来区分。在下面的描述中，仅当左、右需要区分时在数字后面附加a和b。

图2所示的光学扫描装置50在一个光学箱（光学框架体）90内设置有（内部包括）：多面反射镜73、扫描透镜75a、75b、76a、76b、77a和77b以及折叠反射镜78a、78b、79a、79b、80a、80b、81a和81b。光学箱90与作为光源单元的光源器件31a、31b附接。光源器件31a、31b（此后在说明书中被总体标记为31）包括半导体激光器1Y、1M、1C、1Bk，所述半导体激光器作为发射针对Y（黄）、M（品红）、C（青）和Bk（黑）每种颜色调制的激光的激光源。半导体激光器1Y、1M、1C、1Bk连接到电路基板82a、82b。光学箱90相当于壳体。多面反射镜83相当于将激光偏转和扫描到图像承载部件上的偏转器件。扫描透镜75a、75b、76a、76b、77a和77b和折叠反射镜78a、78b、79a、79b、80a、80b、81a和81b相当于将激光成像在图像承载部件上的光学部件。

半导体激光器1Y、1M、1C和1Bk在后面描述的每个光源器件31a、31b（31）中沿上下（副扫描方向）成双地设置。从半导体激光器1Y、1M、1C和1Bk发射的激光透射通过作为透镜的变形透镜2（见图1A和1B），然后在高速旋转的多面反射镜73的两个不同反射表面73a、73b上线性地成像。

多面反射镜73借助驱动马达74高速旋转。通过多面反射镜73偏转和扫描的激光通过与多面反射镜73的旋转轴线对称设置的多个扫描透镜75a、75b、76a、76b、77a和77b及折叠反射镜78a、78b、79a、79b、80a、80b、81a和81b引导和扫描到相应感光部件（未示出）。

图3是示出光源器件31的示意透镜图，图4是沿副扫描方向示出光源器件31的示意剖视图。

如图所示，光源器件31包括激光源1u（相当于半导体激光器1M和半导体激光器1Bk之一）、激光源1d（相当于半导体激光器1Y和半导体激光器1C之一）和作为成像透镜的组合变形透镜2。变形透镜2具有布置在与两个激光源相应的上下两个位置的透镜单元，该透镜单元在主扫描方向和副扫描方向具有不同功率。换言之，变形透镜2相对于所述激光源布置。

主扫描方向是与通过多面反射镜73偏转的激光在感光部件上扫描的方向平行的方向，副扫描方向是与多面反射镜73的旋转轴线平行的方向。在本实施例中，为了方便说明，竖直方向是如图2所示当其中布置了多面反射镜73和光学组件的光学箱90的底面水平时的竖直方向，这种情况下竖直方向是副扫描方向。

在本实施例中，变形透镜2被安排为透镜，但这不是唯一情况。即，透镜不限于变形透镜，只要对入射透镜提供对准激光束形状的功能即可。透镜可以获得与当仅采用变形透镜2时相同的效果就足够了。

激光源1u、1d通过诸如压配合的现有技术固定到激光器支撑部件5u、5d。变形透镜2通过诸如粘接的现有技术固定到透镜支撑部件6的粘接部分。激光器支撑部件5u、5d相对于变形透镜2进行高精确度位置调整，然后用光固化粘合剂（未示出）粘接和固定到透镜支撑部件6上。透镜支撑部件6布置在变形透镜2的外周，且包括相对于变形透镜2的透镜出射表面2a或激光出射侧的表面沿激光出射方向向下游侧（激光光路的下游侧）突出的突起部分8。

根据这种结构，如图4所示，光源器件31发射激光通量Lu、Ld。激光通量Lu、Ld是从激光源1u、1d出射的发散光，激光通量Lu、Ld通过变形透镜2，转换成沿主扫描方向的平行光，然后转换成沿副扫描方向的会聚光。从激光源1u发射的激光光通量Lu和从激光源1d发射的激光光通量Ld布置成在透射通过变形透镜2后彼此之间形成预定角θ。因此，激光光通量在图2所示的多面反射镜73的反射表面上进入它们彼此接近的位置。

图5是在激光器支撑部件5u利用夹具进行位置调整时激光源附近的放大图，并且示出本实施例的光源器件的装配调整方法。如图5所示，其中固定激光源1u的激光器支撑部件5u被夹头51、52夹紧。

如图5所示，激光器支撑部件5u用夹头51、52夹紧且沿X、Y、Z三个方向进行位置调整。因此，在激光器支撑部件5u和透镜支撑部件6之间，用阴影部分10示出的调整间隙是必需的，使得激光器支撑部件5u即使在位置调整时移动也不与透镜支撑部件6干涉。

如上所述，为了在短时间内高精确度地粘接和固定，最少量的粘合剂适当地施加到平衡区域，从而调整间隙保持现在这样，通过光源器件的流入通道也保持如图4所示。

参考图1A、1B和6描述作为本实施例特征的防尘模式。本实施例的特征在于廉价和容易地在不降低光学性能的情况下防止激光源附近的灰尘流入。

图1A是本实施例的光学扫描装置沿主扫描方向剖开的示意剖视图，图1B是本实施例的光学扫描装置从激光源的后表面侧（激光出射方向的上游侧）看时的示意透视图。图6是当用于本实施例的作为弹性部件的防尘密封件7不存在时，示出灰尘向光学箱90的流入通道的沿主扫描方向剖开的剖视图。

如图6所示，当不使用防尘密封件7时，从光源器件31附近到光学箱90的灰尘流入通道包括从光源器件31和光源箱90之间的间隙开始的通道P1和通过光源器件31的通道P2。如果存在任一个通道，这个通道作为灰尘流入通道，从而灰尘从形成在光学箱90中的用于使激光通过的开口部分90a流入光学箱90，光学性能下降。

为了防止由于灰尘导致的光学性能下降，需要遮断来自两个流入通道的灰尘。如日本专利申请特开平11-242176中所述，通过弹性部件遮断光源器件31和光学箱90之间的间隙的方法是有效的。

也考虑变形透镜2和透镜支撑部件6在整个表面上接触和遮断流入通道的方法来防止灰尘从通过光源器件31的通道流入。但是，变形透镜2需要很高的位置精确度，很难保证在整个接触表面上相对于通常由树脂成型制成的透镜支撑部件6的高精确度。也考虑在变形透镜2的整个出射表面上和透镜支撑部件6粘接并遮断流入通道的方法，但这也不适合，因为出现在粘合剂固化时的振动导致的波动和在不同环境下粘合剂膨胀和收缩导致的波动的可能性高。

在本实施例中，作为弹性部件的防尘密封件7用作遮断从穿过光源器件31的通道开始的流入通道的方法。

弹性部件由诸如海绵橡胶或聚氨酯泡沫的材料制成，在间隙的密封性上很优秀，因为所述材料具有低硬度，并且容易跟随配对物的形状变形，其中在被挤压时的反作用力较小，因为弹性部件在较小的负荷下变形。因此，弹性部件适于设置在需要高位置精确度的变形透镜2的外周，如上所述。

如图1B所示，作为弹性部件的防尘密封件7通过夹在光学箱90与光源器件31a和31b中的每个光源器件的变形透镜2之间而被挤压成需要的厚度。在装配中，通过采用将防尘密封件7配合到光学箱90、之后装配光源器件31的方法，以满意的可操作性实现装配。

防尘密封件7布置成接触变形透镜2的激光出射侧的表面（透镜出射表面）2a和光学箱90的与之面对的接收表面60，从而使防尘密封件夹在光学箱90和光源器件31之间。接收表面60相当于第一相对表面。

根据这种结构，如图1A所示，图1是光学扫描装置沿主扫描方向的剖视图，从光源器件31和光学箱90之间的间隙开始的通道P1和通过光源器件的通道P2可用一个弹性部件（防尘密封件7）遮断。因此，变形透镜2和光学箱90的开口部分90a之间的间隙可被堵塞，防止灰尘从激光源附近流入到光学箱90内部。

透镜支撑部件6的突起部分8相对于变形透镜2的透镜出射表面2a向外突出，从而防尘密封件7被夹持在透镜出射表面2a和接收表面60之间和夹持在突起部分8和接收表面60之间。因此，如果透镜支撑部件6的突起部分8相对于变形透镜2的透镜出射表面2a向外突出，防尘密封件7在突起部分8和接收表面60之间比在变形透镜2和接收表面60之间受到更大的挤压。

因此，通过挤压防尘密封件7接收的反作用力更多地作用到包括突起部分8的透镜支撑部件6上，而不是变形透镜2上。通过使防尘密封件7接触接收表面60产生的反作用力可以被突起部分8接收，变形透镜2上的反作用力可以被抑制到最小量。换言之，在本实施例中，变形透镜2很少受到由于防尘密封件7接触接收表面60所产生的反作用力的影响。如上所述，变形透镜2上的负荷需要尽可能地被降低，因为变形透镜2需要很高的位置精确度。

根据这种结构，以更低地成本，在不影响光学性能的情况下，防止灰尘从激光源附近流入。

因此，根据本实施例，在包括两系统激光源的系统中，防尘密封件7设置为被夹在变形透镜2和光学箱90之间，系统被设置为使激光源被调整和粘接。因此，通过光源器件的间隙可被堵塞，同时堵塞光源器件31和光学箱90之间的间隙，另外，可用一个弹性部件防止灰尘。

因此，可以在包括两系统激光源的系统中廉价和容易地获得与相关技术的包括一个系统的激光源的系统或激光器压配合的系统相同或更高的防尘性能，将系统设置为使得激光源被调整和粘接。因此，特别在用于彩色成像设备的光学扫描装置中，可更有效地防止由灰尘产生的斑点导致的图像质量下降。

在本实施例中，虽然突起部分8设置在变形透镜2的整个外周，这不作限制性地解释。通过挤压防尘密封件7产生的反作用力仅需由突起部分接收，而不由变形透镜2接收，因此突起部分不需要设置在变形透镜2的整个外周。例如，相对于变形透镜2的出射表面侧向外突出的多个突起部分可以设置在变形透镜2的外周，相对于变形透镜2的出射表面侧向外突出的多个突起部分11可如图7所示地构建。

在下面描述本发明第二实施例。

在本实施例中，示出第一实施例的防尘密封件7、透镜支撑部件6、光学箱90、开口部分90a、接收表面60和光源器件31的其它类型。下面用防尘密封件17、透镜支撑件16、光学箱91、开口部分91a、接收表面61和光源器件32来描述。在本实施例中，描述与第一实施例不同的构成部分，省略与第一实施例相同的构成部分的描述。

图8是本实施例的光源器件32的示意透视图，和图9是光学扫描装置的主扫描方向的示意剖视图。

在本实施例中，防尘密封件17被透镜侧表面2b的整个外周（垂直于透镜出射表面2a的整个表面）和光学箱91的与之相面对的接收表面61夹持（接触），其中透镜侧表面2b是变形透镜2中与激光出射方向平行的平面。因此，如图9所示，两个流入通道P1、P2被遮断。接收表面61相当于第二相对表面。

在这种情况下，担心防尘密封件17可能在装配中扭曲和可能不牢固地与接收表面61接触从而形成灰尘流入通道。因此，在该结构中，光学箱91侧面上的接收表面61是向激光束的出射方向逐渐变窄的渐缩形状。

接收表面61仅需要具有如下结构，其中在垂直于激光出射方向的方向中的至少一个方向上的宽度沿激光出射方向向下游侧逐渐变窄。下面描述一种情况，其中接收表面61的内壁的剖面形状形成为基本正方形形状，从而相应于图8中所示的具有基本正方形的外形的防尘密封件17。仅需要构成正方形剖面的两对相对内壁中的至少一对内壁之间的宽度沿激光出射方向向下游侧逐渐变窄。

根据该结构，在装配中，防尘密封件17首先配合到如图8所示的光源器件32中，然后光源器件32装配到光学箱91中。防尘密封件17由此改变形状以与接收表面61的渐缩形状一致，从而不太可能发生诸如扭曲的不规则变形。

通过挤压防尘密封件17产生的反作用力的作用方向是主扫描方向和副扫描方向。与光轴方向相比，变形透镜2在主扫描方向和副扫描方向所需的定位精确度较低，因此可以避免由于挤压防尘密封件17导致的光学性能下降。

在本实施例中，虽然防尘密封件17和光学箱91沿主扫描方向和副扫描方向接触，这不应该限制性地解释。在其它方式中，如图10所示，即使防尘密封件18配置成沿光轴方向接触光学箱90，防尘密封件18可以由于其弹性沿主扫描方向和副扫描方向与光学箱90接触，可以获得与上面类似的效果。

下面描述本发明的第三实施例。

在本实施例中，示出第二实施例的防尘密封件17、透镜支撑部件16、和光源器件32的其它类型。下面用防尘密封件27、透镜支撑部件26、光源器件33来描述。在本实施例中，描述与第一和第二实施例不同的构成部分，省略与第一和第二实施例相同的构成部分的描述。

图11是本实施例的光源器件33的示意透视图，图12是光学扫描装置的主扫描主向的示意剖视图。

在本实施例中，防尘密封件27被透镜入射表面2c、透镜支撑部件26面对透镜入射表面2c的相对表面26a和垂直于透镜入射表面2c的光学箱91的接收表面61夹持（接触），其中透镜入射表面2c是变形透镜2的激光入射侧的表面。因此，两个流入通道P1、P2如图12所示被遮断。接收表面61是平行于激光出射方向的表面，且相当于设置为面对透镜侧表面2b的整个外周的光学箱91的第四相对表面，透镜侧表面2b是在变形透镜2中平行于激光出射方向的表面。相对表面26a相当于第三相对表面。

在第二实施例的情况下，在这种情况下，担心防尘密封件27可能在装配时扭曲和可能不牢固地与光学箱91接触，从而形成灰尘的流入通道。因此，在本结构中，如在第二实施例中的情况相同，光学箱91侧的接收表面61是向激光的出射方向逐渐变窄的渐缩形状。

在装配中，变形透镜2与夹在变形透镜2和透镜支撑件26之间的防尘密封件27粘接在一起，激光器支撑部件5在该状态被调整以制备光源器件33。

在第一和第二实施例中，通过挤压防尘密封件产生的反作用力在其中变形透镜和激光源的位置调整完成的光源器件的状态下被接收。

在该结构中，另一方面，激光器1u、1d被调整，光源器件33形成有已接收由于挤压防尘密封件27产生的反作用力的变形透镜2。

因此，如果在光源器件33形成以后，不存在新施加到变形透镜2上的负荷，从而可以防止光学性能下降。

在本实施例中，虽然防尘密封件27和光学箱91沿主扫描方向和副扫描方向接触，这不应作限制性的解释。在另一方式中，如图13所示，即使防尘密封件28配置成沿光轴方向接触光学箱90，防尘密封件28由于其弹性可以沿主扫描方向和副扫描方向与光学箱90接触，可以获得与上面相同的效果。

因此，根据本发明，在利用组合入射透镜的构造中，用简单的结构，通过光源单元本身的流入通道可以被密封，并且光源单元和壳体之间的间隙也被密封。

虽然本发明已经参考典型实施例进行了描述，可以理解本发明不限于公开的典型实施例。下面权利要求的范围依照最宽的解释，从而包含所有变型、等价结构和功能。

Claims (1)

1.一种光学扫描装置，包括：

光源单元，所述光源单元包括多个发射激光的激光源和透射从所述多个激光源发射的激光的一个透镜，所述一个透镜对应于所述多个激光源设置；

偏转器件，所述偏转器件将激光偏转和扫描到图像承载部件上；

光学部件，所述光学部件将激光成像到所述图像承载部件上；

壳体，所述壳体在内部包括所述偏转器件和所述光学部件，其中在所述光源单元被装配到所述壳体的条件下，所述壳体形成使从所述多个激光源发射的激光通过的开口部分；和

弹性部件，所述弹性部件堵塞所述透镜和所述壳体的所述开口部分之间的间隙，所述弹性部件被夹持在所述透镜和所述壳体之间。

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