CN106556885A - 光源设备、光学扫描装置和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

公开了光源设备、光学扫描装置和图像形成装置。光源设备包括：被配置为发射激光束的半导体激光器，该半导体激光器包括设有切去部的芯柱；以及包括被配置为保持半导体激光器的筒状部的支架构件，其中筒状部的内表面具有与芯柱相对的面，并且其中相对的面包括布置在与切去部相对应的位置处并且接触芯柱的接触部和与芯柱间隔开的间隔部。

Description

光源设备、光学扫描装置和图像形成装置

技术领域

本发明涉及发射激光束的光源装置。本发明还涉及配备有光源装置的光学扫描装置以及配备有光学扫描装置的图像形成装置。

背景技术

图5的(a)部分是发射激光束的光源的透视图，图5的(b)部分是光源装置的截面图。从激光器S发射的激光束被准直透镜C转换为平行光束。激光器S在内部保持未示出的激光发射元件。其通过芯柱(stem)P而被保持到支架F，芯柱P是被压入到支架F的筒状部H中的凸缘(flange)部。准直透镜在其径向上被调整位置以调整其光轴的位置。接下来，准直透镜在与其光轴平行的方向上被调整位置。然后，利用粘合剂将其固定到支架。另外，通过在与准直透镜的光轴平行的方向上移动准直透镜而使准直透镜与支架接触。然后，利用可光致固化的粘合剂将其固定到支架。

已经提议了用于将激光器固定到诸如上述光源装置之类的光源装置的各种方法。例如，日本特开专利申请第2003-244062号公开了这种方法之一。根据该专利申请，通过以激光器的芯柱部的外周表面保持与支架接触的方式将激光器压入支架来将激光器保持到支架。另外，在日本特开专利中公开的光源装置的情况下，支架F的筒状部H设有在与激光束的光轴平行的方向上与芯柱部P相对的激光器支持面T，如在图9中示出。因此，当激光器S被压入支架F的筒状部H中时，激光器S的芯柱部P与支架F的激光器支持面T接触。结果，激光器S的位置在与激光束的光轴平行的方向上相对于支架F是固定的。

激光器的芯柱部很可能设有凹陷，这是由于其在激光器制造期间必须被操纵的原因或者相似原因(图4)。在日本特开专利申请第2002-244062号中公开的使用具有凹陷的芯柱部的激光器的情况下，凹陷在支架与激光器之间留下间隙。

另外，关于准直透镜，间隙被提供作为准直透镜与支架之间的调整空隙，以便如上所述调整准直透镜的位置。换言之，光源装置具有两类开口，即，支架与激光器的芯柱部之间的由激光器的芯柱部的凹陷留下的开口，以及支架与准直透镜之间的开口。这些开口可以充当进气口或排气口，使得有可能在光源装置中产生气流。

如果在光源装置中存在气流，则外来物质将有可能从装置外部进入装置，并且粘附于装置的用来从装置向外投射激光束的部分。如果外来物质粘附于光源装置的用来从装置向外投射激光束的部分，则光束有可能被部分阻挡或甚至完全阻挡，从而使得从光源装置发射的光束的强度将有可能不足，因而将发生图像缺陷。具体而言，从激光器发射的激光束是高度聚焦的。因此，即使已经粘附于光源装置的部分的外来物质是极小的，其不良作用也是实质性的。

至于将有可能从装置外部进入光源装置的外来物质的类型，它们很可能是环境空气中的灰尘颗粒。另外，各种类型的激光束打印机被构造为利用风扇将环境空气引入它们自身以冷却其内部组件，从而使得灰尘颗粒有可能在其光学扫描装置附近漂浮。因此，如果在光源装置中存在气流，则该气流所携带的灰尘颗粒很有可能粘附于激光器。

近年来，为了降低激光器的成本，一直进行无玻璃激光器——即，没有密封玻璃的激光器——的开发。在无玻璃激光器的情况下，激光发射元件(其在传统激光器中将被与环境空气隔离)被暴露于环境空气。激光发射元件的从中发射激光的部分是极小的，大致是若干微米的尺寸。因此，在由于外来物质粘附将发生图像缺陷的风险方面，无玻璃激光器比具有密封玻璃的激光器更大。

在像在日本特开专利申请第2003-98464号中公开的光源装置一样构造的光源装置的情况下，使激光器S的芯柱部P与支架F的激光器支持面T接触。因此，即使芯柱部P设有凹陷，在将激光器S压入支架F之后在芯柱部P与支架F之间也不留下间隙。然而，在如在日本特开专利申请第2003-98464号中公开而构造的光源装置的情况下，由将激光器S压入支架F的筒状部H中造成的切屑(shaving)将有可能防止激光器S在被压入筒状部H时被相对于支架F精确地定位，如将在下面描述的。因此，有可能将花费更久来调整准直透镜C，因而光源装置的成本将被增大。

为了保证当激光器S被压入支架F的筒状部H中时激光器S保持固定于支架F，使支架F的筒状部H的内直径小于激光器S的芯柱部P的外直径。另外，从筒状部H的与从中发射激光束的一侧相反的一侧将激光器S压入筒状部H。因此，当激光器S被压入筒状部H时，支架F被激光器S的芯柱部P刮到。因此，切屑在从中从激光器S发射激光束的一侧积聚，使得切屑将有可能被夹在芯柱部P与支架F的激光器支持面T之间。如果切屑被夹在芯柱部P与表面T之间，则激光器S被压入筒状部H的距离被减少与切屑量成比例的量。结果，激光器S未能相对于支架F被精确地定位。

如上所述，在诸如上述光源装置之类的光源装置的情况下，准直透镜C被移动以在光源装置的激光器S与准直透镜C之间的位置关系方面调整光源装置，以调整装置的激光束焦点。更具体地说，当准直透镜C在与激光束的光轴平行的方向上被移动时，激光束的宽度被改变，如在图10中示出。因此，准直透镜C被以预先设置的节距移动以寻找激光束的宽度变得最窄处的位置。然后，准直透镜C在激光束变得最窄的位置被固定。就是说，为了寻找使激光束最窄的位置，准直透镜C被在预先设置的范围内移动。

关于以预先设置的节距移动准直透镜C以调整准直透镜C的焦点的操作，调整范围越窄，则装配光源装置所花的时间长度越短。因此，调整范围被设置为调整所必需的最小值。然而，激光器S可被压入支架F的筒状部H中的深度受由将激光器S压入筒状部H中造成的切屑的量影响。另外，切屑被生成的量受支架F的属性以及激光器S的芯柱部P的属性影响。因此，考虑到光源装置之间的切屑量的差异，调整范围必须被增大。增大光源装置的调整范围增大调整装置所花的时间长度，这导致装置成本的增加。

发明内容

本发明是考虑到无玻璃激光器的发展现状而做出的。因此，本发明的主要目的是提供一种光源装置，其能够减少图像形成装置的由外来物质粘附于激光器引起的图像缺陷的量，而不使其准直透镜的焦点可被调整的范围增大。

根据本发明的一方面，提供了一种光源设备，其包括：被配置为发射激光束的半导体激光器，所述半导体激光器包括设有切去部的芯柱；以及支架构件，包括被配置为保持所述半导体激光器的筒状部，其中所述筒状部的内表面具有与所述芯柱相对的面，并且其中所述相对的面包括布置在与所述切去部相对应的位置处并且接触所述芯柱的接触部和与所述芯柱间隔开的间隔部。

根据参考附图对示例性实施例的以下描述，本发明的更多特征将变得清楚。

附图说明

图1是图像形成装置的示意性截面图。

图2是光源装置的透视图。

图3是光源装置的透视图和截面图的组合。

图4是激光器的透视图。

图5是第一实施例中的光源装置的支架与该支架的筒状部的放大透视图的组合。

图6是用于描述光源装置的支架的用来保持激光器的部分的结构的图。

图7是用于描述光源装置的支架的用来保持激光器的部分的结构的图。

图8是用来描述关于光源装置的结构的现有技术的图。

图9也是用来描述关于光源装置的结构的现有技术的图。

图10也是用来描述关于光源装置的结构的现有技术的图。

具体实施方式

(实施例1)

<图像形成装置>

首先，参考附图，关于其整体结构描述本发明的第一实施例中的图像形成装置A以及其图像形成操作。

参照图1，图像形成装置A具有：图像形成部，将调色剂图像转印到记录介质片材上；片材输送部，向图像形成部提供记录介质片材；以及定影部，将调色剂图像定影到片材上。

图像形成部具有感光鼓1(图像承载构件)、带电辊2、光学扫描装置50、显影设备4、转印辊5等。

在图像形成操作中，当图像形成装置A的未示出的控制部输出打印信号时，按层存储在片材存储部10中的记录介质片材中的片材通过片材进给辊9和片材输送辊8的组合而被发送到图像形成部。

同时在图像形成部中，带电偏压被施加到带电辊2，由此与带电辊2接触的感光鼓1的外周表面被带电。接下来，在根据光学扫描装置50(扫描装置)从未示出的图像读取部等得到的图像信息而被调制的同时，激光束以扫描(曝光)感光鼓1的外周表面的方式而被从在图3中示出的光源装置100在内部保持的半导体激光器113中投射。因此，感光鼓1的外周表面的曝光点的电势降低。结果，反映图像信息的静电图像被产生在感光鼓1的外周表面上。

然后，显影偏压被施加到显影设备4所设有的显影套筒6。因此，调色剂(显影剂)被粘附到形成在感光鼓1的外周表面上的静电潜像。结果，调色剂图像被形成在感光鼓1的外周表面上。然后，调色剂图像被发送到作为感光鼓1与转印辊5之间的接触区域的转印压合部。当调色剂图像到达转印压合部时，在极性上与调色剂相反的转印偏压被施加到转印辊5。结果，调色剂图像被转印到记录介质片材上。

在将调色剂图像转印到记录介质片材上之后，片材被发送到定影设备11，并且通过作为定影设备11的加热部与压力施加部之间的接触区域的定影压合部而被输送。在片材通过定影压合部而被输送的同时，片材和其上的调色剂图像被加热并加压。结果，调色剂图像被定影到片材。然后，片材被进一步输送，并且通过一对排出辊12而被排出到输送托盘13中。

<光学扫描设备>

接下来，关于其结构描述光学扫描装置50。参照图2，光学扫描装置50具有：光源装置100、筒状透镜51、旋转多面镜52、马达驱动电路板53、一对f-θ透镜54和55以及其中放置前述构件的壳体56。

当激光束L被从光源装置100中的半导体激光器113发射时，其仅在副扫描方向上被筒状透镜51会聚，并且随后被以跨旋转多面镜52的反射面形成长线的方式会聚。

旋转多面镜52的旋转被马达驱动电路板53控制，以使得当激光束L击中旋转多面镜52时，其以扫描感光鼓1的外周表面的方式而被镜52偏转。那里，激光的偏转光束L行进通过f-θ透镜54和55并且扫描感光鼓1的外周表面，同时保持聚焦在感光鼓1的外周表面上。

顺便提及，壳体56的顶部开口被未示出的树脂盖或金属盖覆盖。<光源装置>

接下来，关于其结构详细描述光源装置100。图3的(a)部分是光源装置100的透视图。图3的(b)部分是图3的(a)部分中的M-M平面处的光源装置100的截面图。如从图3清楚可见的，光源装置100具有支架130、准直透镜112和激光器电路板114。

半导体激光器113通过被未示出的电路板驱动而发射激光束。关于该半导体激光器113的结构，作为激光发射元件的未示出的激光芯片通过被安装在作为金属支架的筒状凸缘部的芯柱122(支撑构件)上而被芯柱122支撑，如在图4中示出。其被帽120覆盖，帽120设有孔121，激光束L通过孔121而被投射出半导体激光器113。顺便提及，帽120可被构造为使得密封玻璃可被插入到孔121中以使帽120密封。然而在该实施例中，帽120未设有密封玻璃以降低半导体激光器113的成本。换言之，该实施例中的激光器是无玻璃激光器，即，没有密封玻璃的激光器。因此，激光芯片被暴露于环境空气。

另外，芯柱122的外周部在其径向上设有凹陷123a、123b和123c，凹陷123a、123b和123c用来在光源装置100的制造期间操纵芯柱122。例如，凹陷123a、123b和123c用来抓住半导体激光器113，和/或用来当激光芯片被安装在芯柱122上时在芯柱122的圆周方向上精确地定位芯柱122。具有如上所述的凹陷123a、123b和123c的芯柱122具有经常在普通半导体激光器当中看到的形状，并且被批量生产。因此，使用像芯柱122一样的芯柱使得可以降低光源装置100的成本。

参照图3的(b)部分，支架130具有筒状部131，该筒状部通过其纵向端中的一个来保持半导体激光器113。筒状部131的另一端保持准直透镜112。顺便提及，在该实施例中，半导体激光器113通过被压入支架130中而被保持到支架130。然而，半导体激光器113可通过除被压入支架130之外的方法而被保持到支架130。

准直透镜112将由半导体激光器113投射的激光束转换为激光的平行光束，或者以预先设置的方式会聚或发散的激光束。该准直透镜112利用以下方法而被保持到支架130。首先，准直透镜112在与X、Y和Z轴平行的方向中的每一个方向上被移动以调整准直透镜112的相对于半导体激光器113的位置，以便调节激光的光束L的位置并且还使光束L聚焦。然后，可光致固化的粘合剂被用用于使可光致固化的粘合剂固化的光照射，以便将准直透镜112固定到支架130。

<支架的用来保持半导体激光器的部分的结构>

接下来，关于其结构详细描述支架130的用来将半导体激光器113保持到支架130的部分。图5的(a)部分是支架130的透视图。图5的(b)部分是支架130的筒状部131及其邻近部分的放大透视图。

在该实施例中，如上所述，半导体激光器113通过被压入支架130中而被保持到支架130。更具体地说，半导体激光器113通过将半导体激光器113的芯柱122压入筒状部131中而被保持到支架。

参照图5的(b)部分，筒状部131的内表面设有相对区域(此后将被称作相对面134)，该相对区域在芯柱122(半导体激光器113)被插入到筒状部131中时与芯柱122相对。另外，相对表面134具有区域133a、133b和133c(此后将被称作接触面)，其在芯柱122(半导体激光器113)在与激光束L的光轴平行的方向上被插入到筒状部131中时与芯柱122接触。在与激光束L的光轴平行的方向上，接触面133a、133b和133c被从激光器支持面T凹陷。另外，支架130设有分离面132a、132b和132c(分离部)，分离面132a、132b和132c被从接触面133凹陷并且即使在将半导体激光器113压入筒状部131中之后保持与芯柱122分离。

半导体激光器113按照以下方式被附接到支架130。参照图6，首先，半导体激光器113被定位为使得芯柱122的凹陷123a、123b和123c分别与接触面133a、133b和133c对齐。然后，半导体激光器113被压入支架130的筒状部131中。就是说，半导体激光器113被定位为使得接触面133a、133b和133c分别与凹陷123a、123b和123c相对。

图7的(a)部分是当从光源装置的与从中发射激光束L的一侧相反的一侧看支架时支架130和由支架130保持的半导体激光器113的组合的图。顺便提及，图7的(a)部分中的虚线指示被半导体激光器113隐藏的支架130的轮廓。图7的(b)部分是在将半导体激光器113压入筒状部131之后半导体激光器113及其邻近部分的组合在图7的(a)部分中的平面N-N处的截面图。

参照图7的(b)部分，芯柱122以其凹陷123a的邻近部分与接触面133a接触的方式被保持到支架130。因此，在与激光束L的光轴平行的方向上在支架130与芯柱122之间没有留下间隙。尽管图7的(b)部分仅示出了凹陷123a与接触面133a之间的关系，但是凹陷123b与接触面133b之间的关系以及凹陷123c与接触面133c之间的关系跟凹陷123a与接触面133a之间的关系是相同的。

就是说，芯柱122通过被压入筒状部131而被保持到筒状部131。芯柱122的外周表面与筒状部131的筒状内表面接触。因此，在筒状部131的径向上在芯柱122与筒状部131的筒状内表面之间没有间隙。

在支架130和光源装置被如上所述构造的情况下，在支架130的用来保持半导体激光器113的部分与激光器S之间没有间隙。因此，可以充当光源装置100的外部与内部之间的通道的开口仅是支架130与准直透镜112之间的间隙。因此，气流不太可能发生。因此，可以降低灰尘颗粒侵入支架130的内部空间并粘附到半导体激光器113的风险。

分离面132(132a、132b和132c)在芯柱122(光源装置100)被插入到支架130中的方向上从接触面133a、133b和133c凹陷。因此，灰尘颗粒以及由将半导体激光器113压入支架130的筒状部131中造成的切屑进入在分离面132与半导体激光器113之间的间隙135中。因此，切屑不进入芯柱122与接触面133a、133b和133c之间的空间。因此，光源装置100的准直器调整范围无需被增大。

另外，在该实施例中，从芯柱122的中心到接触面133a、133b和133c中的每一个接触面的外边缘的距离Rc大于芯柱122的半径Rs。因此，在位置对应于接触面133a、133b和133c的区域中不产生切屑，从而使得与未被如在本实施例中一样构造的任何光源装置100相比，切屑较少可能进入接触面133a、133b和133c与芯柱122之间的空间。

另外，关于接触面133a、133b和133c，在筒状部131的筒状内表面与芯柱122的外周表面之间产生间隙136，间隙136的大小对应于筒状部131的内直径与芯柱122的外直径之间的差异。因此，切屑被保留在该间隙136中。因此，可以更有效地防止切屑进入接触面133a、133b和133c中的每一个接触面与芯柱122之间的空间。

顺便提及，在该实施例中，光源装置100被构造为使得芯柱122的所有凹陷123都被覆盖。然而，该实施例并非旨在限制本发明的范围。就是说，通过覆盖凹陷中的至少一个，例如最大的凹陷、切屑最容易侵入的凹陷等，可以得到与本实施例所得到的效果类似的效果。

根据本发明，支架的筒状部具有接触部，这些接触部在位置上对应于半导体激光器的芯柱部的凹陷。因此，在将半导体激光器压入支架的筒状部中之后，在支架的筒状部与半导体激光器的芯柱部之间没有间隙。另外，在半导体激光器被压入筒状部以使得其通过支撑部(芯柱部)而被保持到支架时可能生成的切屑可被保留在由前述分离部提供的间隙中。因此，可以使前述气流的发生可能性最小化。因此，可以使如下可能性最小化：切屑在半导体激光器被压入到支架中时将降低半导体激光器相对于支架而被定位的精度。因此，可以防止发生由外来物质粘附到半导体激光器引起的图像缺陷，而不增大光源装置的以下范围，在该范围内准直透镜为了位置调整而是可移动的。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是将会明白，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将符合最宽广的解释以包含所有这种修改以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.一种光源设备，包括：

半导体激光器，被配置为发射激光束，所述半导体激光器包括设有切去部的芯柱；以及

支架构件，包括被配置为保持所述半导体激光器的筒状部，

其中，所述筒状部的内表面具有与所述芯柱相对的面，并且

其中，所述相对的面包括布置在与所述切去部相对应的位置处并且接触所述芯柱的接触部和与所述芯柱间隔开的间隔部。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，与所述接触部相比，所述间隔部在所述半导体激光器能插入到所述筒状部中的方向上凹陷。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，在从所述芯柱的中心部起的径向上测得的从所述芯柱的中心部到所述接触部的端部的长度大于所述芯柱的半径。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，当从所述半导体激光器的输出侧看时，所述半导体激光器内部的光源被看见。

5.一种扫描光学装置，包括：

根据权利要求1所述的光源设备；

扫描装置，被配置为用从所述光源设备发射的激光束来扫描待扫描面。

6.一种图像形成装置，包括：

感光构件；

根据权利要求5所述的扫描光学设备，该扫描光学设备的所述扫描被配置为用根据图像信息调制的激光束来扫描所述感光构件以形成所述感光构件的静电潜像；

显影部，被配置为用调色剂将形成在所述感光构件上的静电潜像显影为调色剂图像；以及

转印部，被配置为将形成在所述感光构件上的调色剂图像转印到记录材料上。