CN1821816A - 元件、扫描装置和成像装置及固定连接元件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种包括多个形成于第一侧面上的基准部件的光学元件，以及用于以第一侧面朝下的方式固定连接该光学元件的方式和装置。该方法包括步骤：提供包括将光学元件置放于其中的特定位置的场所；向处于将光学元件置放于其中的特定位置内的预定部位施加粘结剂；将光学元件置放于其中；使得光学元件具有凸形弯曲；以及固化粘结剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件和用于固定连接该光学元件的方法和装置，特别是涉及一种光学元件以及用于固定连接能够降低布置在层结构中的光学元件变形的光学元件的方法和装置。
背景技术
在使用静电复印方法的成像装置，例如数字复印机和激光打印机中，从激光源发射的激光束由偏光单元进行偏振，以照射预先均匀充电的感光体，从而在该感光体上形成静电潜像。利用调色剂将该静电潜像显影成调色剂图像，并且将该调色剂图像转印至纸张上，从而输出图像。
在形成彩色图像的情况下，使用静电复印方法的成像装置按照下述方式进行结构和控制。在纸张传送方向上布置在一排的多个感光体由激光曝光，以在相应感光体上形成相应潜像。然后，将静电潜像显影成对应于感光体的相应颜色(黄色、品红色、青色和黑色)的调色剂图像。调色剂图像转印至纸张上，从而调色剂图像逐一层叠，最终形成彩色图像。该结构和控制已经实现了利用多种颜色成像、提高了成像速度并且改进了图像质量。
在执行光学扫描以形成静电潜像时，具有上述结构和控制的成像装置使用多个光学元件。由于需要大空间以容纳所述多个光学元件，从而需要增大用以执行光学扫描的光学扫描装置的尺寸，从而需要增大整个成像装置的尺寸。
针对以上背景，已经通过将光学元件(例如为相应颜色设置的成像透镜)布置在层结构中而尽力节省空间。
用于在层结构中布置光学元件的背景技术使用透镜支架，该透镜支架用于在子扫描方向上在分层结构中一体地构造两个成像透镜。
支撑光学元件的背景方法将多个细长的光学元件逐一置放成其相对端部受到支承。光学元件之一包括在光学元件纵向上布置在中心的突起，另一光学元件包括布置在与该突起相对的位置上的接纳凹陷。当置放光学元件时，光学元件通过突起和接纳凹陷的接合而定位。
发明内容
本专利说明书说明了一种包括多个基准部件的光学元件，所述基准部件在垂直于光线入射面的第一侧面上形成为具有平坦顶部的圆柱形形状，以及用于固定连接该光学元件的方法和装置。该方法包括以下步骤：提供包括将光学元件置放于其中的特定位置的场所；向处于将光学元件置放于其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中，使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及固化粘结剂。该装置包括：用以向处于将光学元件置放其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂，以及用以将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中的机构；以及第一光源和第二光源，其分别用以使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲和构造成固化粘结剂。
附图说明
将易于获得对本公开及其许多附加优点更完全的理解，因为通过结合附图而参考随后的详细说明其变得更好理解，其中：
图1是从第一透镜面观察的根据本发明实施例的光学元件的示意图；
图2是从第二透镜面观察的图1中光学元件的另一示意图；
图3A、3B和3C是用于说明根据本发明实施例固定连接光学元件的方法的示意图；
图4是固定连接光学元件的方法中所包括步骤的流程图；
图5是用于说明从用于强制光学元件变形的光源发出的UV射线的聚光位置的示意图；
图6是光学元件变形量变化的图示；
图7是用于固定连接光学元件的装置的总体结构的示意图；
图8是具有根据本发明实施例固定连接的光学元件的光学扫描装置的俯视图；
图9是图8中所示的光学扫描装置的侧视图；
图10是具有根据本发明实施例固定连接的光学元件的另一光学扫描装置的俯视图；
图11是图10中所示的光学扫描装置的侧视图；以及
图12是包括根据本发明实施例的光学扫描装置的成像装置的总体结构的示意图。
具体实施方式
在说明附图中示出的优选实施例时，为了清楚起见采用了专用术语。然而，本专利说明书的公开将不局限于所选择的专用术语，应当理解各个特定元件包括所有以类似方式工作的技术等同物。现在参照附图，特别是参照图1和图2，将对光学元件115进行说明，其中在多个附图中相同附图标记始终表示相同或者相应部件。
如图1和2中所示，光学元件115包括第一透镜面31a、第二透镜面31b、转印面(transfer surface)32a和32b、凸起33、凸缘34、安装基准面35、外肋36、基准肋37和不完全转印面38。
光学元件115由塑性材料形成细长形状，其具有第一透镜面31a和第二透镜面31b。将第二透镜面31b限制成光学元件115在其纵向中心具有厚部分。
转印面32a和32b包括布置于在第一和第二透镜面31a和31b之间延伸的相对侧面处的平面，从而其在光线透射方向上彼此平行。转印面32a设置有三个凸起33，各个凸起具有圆柱形突出形状和平坦顶部。其中一个凸起33形成于转印面32a纵向的中心。其他两个凸起33形成于转印面32a纵向的相应侧部。转印面32b包括不完全转印面38，该不完全转印面38在其纵向上具有凹形。
光学元件115在其纵向的相对侧具有凸缘34。安装基准面35形成于凸缘34的下侧，其是在安装时用作基准的平面。外肋36形成于第二透镜面31b横向上的相对侧和第二透镜面31b纵向上的相对侧。此外，基准肋37形成于第二透镜面31b纵向两侧，以提高光学元件115纵向定位精度，其突起成高于外肋36。
本实施例的光学元件115是根据注射分离模制(injection separationmolding)的背景方法和空气诱导下沉模制(air-induced sink molding)的背景方法的组合而形成的。具体而言，在致使空腔中的树脂产生压力以通过注射分离模制方法转印转印面之后，相对于空腔形状导致用于分离的局部收缩，以形成不完全转印部分的凹陷形状。然后，在对应于模制材料的镜面的镜面区域和对应于通气孔的通气孔区域之间产生压力差或者气压差，以在通气孔区域产生下沉，从而模制出具有高精度透镜面的光学元件，而在其内部没有任何变形。
下面参照附图3A、3B、3C和4说明将光学元件115固定连接于光学扫描装置的壳体和根据本发明实施例的另一光学元件所选择的其中一个上的方法。图3A、3B和3C是用于说明固定连接光学元件115的方法的示意图。图4是固定连接光学元件115的方法中所包括步骤的流程图。
如图3A、3B和3C所示，光源单元160包括用于固化粘结剂140的光源161和用于强制光学元件115变形的光源162。光学元件115通过利用粘结剂140固定连接于光学扫描装置的壳体111和另一光学元件115a中所选择的其中一个上。
当将光学元件115固定连接于光学扫描装置的壳体111和另一光学元件115a中所选择的其中一个上时，首先，将粘结剂(即，UV固化粘结剂)140施加于壳体111和光学元件115a中所选择的其中一个上的多个部位(步骤S101)。随后，根据图1和2中所示的基准面35和基准肋37确定光学元件115的安装位置(步骤S102)。然后，开始利用从图3A中所示的用于强制光学元件115变形的光源162发出的紫外(UV)线照射光学元件115，从而使光学元件115具有如图3B所示的凸形弯曲(步骤S103)。在开始照射后，判断是否经历了预定时间量(步骤S104)。当判断出已经经历预定时间量时(依然在步骤S104中)，开始利用从用于固化粘结剂140的光源161中发出的紫外(UV)线照射光学元件115(步骤S105)，如图3C所示。当判断出还没有经历预定时间量时(不在步骤S104中)，继续利用从用于强制光学元件115变形的光源162发出的紫外(UV)线照射光学元件115。最终，停止利用从光源161和162发出的UV射线照射光学元件115(步骤S106)。
在步骤S104中，虽然在该实施例中判断是否经历了预定时间量，但是也可以判断在光学元件115中是否已经产生了预定变形量的凸形弯曲。
此外，虽然在该实施例中在步骤S106中停止利用光源161和162发出的UV射线照射光学元件115，但是也可以在步骤S106中停止利用从光源162发出的UV射线照射光学元件115，且可以在步骤S107中停止利用从光源161发出的UV射线照射光学元件115。
在本发明的该实施例中，由于光学元件115包括三个凸起(基准突起)，每个凸起具有圆柱形状和平坦顶部，从而光学元件115可以具有凸形弯曲和凹形弯曲中的其中之一。
图5是用于说明当光学元件115固定连接于光学元件115a时从用于强制光学元件变形的光源161发出的UV射线的聚光位置的示意图。光学元件115包括第一透镜面31a、第二透镜面31b和区域1620。光学元件115a包括第一透镜面131a、第二透镜面131b和施加粘结剂140的区域1610。区域1610由用于固化粘结剂140的UV射线照射。区域1620由用于强制光学元件115变形的UV射线照射。区域1620邻近通过固化作用和粘结剂140收缩而产生最显著弯曲的区域，并且位于照射不影响粘结剂140的区域中。具体而言，如图5所示，两个区域1620邻近三个区域1610中位于第一透镜面131a在其纵向上中间的一个，从而可以稳定地产生光学元件115的凸形弯曲。
具有凸形弯曲的变形量可以通过改变利用从用于强制光学元件115变形的光源162发出的UV射线照射的强度来得以控制，因为可以通过这种改变来调节光学元件115的顶面和底面之间的温度差异。此外，可以通过调节利用从光源161和162发出的UV射线照射光学元件115的时序和持续时间来实现所需弯曲量。
此外，因为可以在短时间内实现凸形弯曲，从而可以通过利用从光源162发出的相同强度UV射线强烈照射光学元件115而在短时间内完成光学元件115的固定连接。
图6是光学元件115的变形量变化的图示。图6中，x轴表示在开始固定连接光学元件115之后经历的时间量，而y轴表示光学元件115的透镜变形量。周期F表示一个时间周期，在该时间周期上，光学元件115通过由用于强制变形的光源162发出的UV射线照射而变形成具有凸形弯曲。如图6所示，因为在光学元件115在周期F上已经实现凸形弯曲之后，光学元件115固定连接于壳体111和光学元件115a中所选择的其中一个上，从而可以降低由于粘结剂140的固化和收缩产生的凹形弯曲。从而，可以降低固定连接光学元件115之前和之后的变形量。因此，光学元件115在其形式和安装状态下具有较少变形，从而保持良好光学性质。
虽然在本发明的该实施例中通过利用从光源162发出的UV射线照射而辐射的热量强制光学元件115变形，但是也可以通过使用挤压部件使光学元件115物理变形。
虽然在该实施例中使用用于发出UV射线的UV光源作为用于固化粘结剂140的光源161和用于强制光学元件115变形的光源162，但是光源并不局限于UV光源。此外，热源并不局限于光线，而是可以使用可局部施加热量的加热元件。
优选地，光学元件115由塑性材料形成，从而可以在短时间(若干秒)内实现凸形弯曲，并且可以在短时间内完成光学元件115的固定连接。
图7是根据本发明实施例的用于将光学元件115固定连接于壳体111和光学元件115a中所选择的其中一个上的装置的总体结构的示意图。如图7所示，用于固定连接的装置1包括照射控制器2和光源单元160。光源单元160包括用于固化粘结剂140的光源161和用于强制光学单元115变形的光源162。照射控制器2控制利用从光源161和162发出的UV射线对光学元件115进行的照射。通过使用具有如图7所示的结构的装置1，可以在短时间内以高精度对根据该实施例的光学元件115进行固定连接。
下面参照附图8和9，说明具有根据本发明实施例的固定连接的光学元件115的光学扫描装置的总体结构。图8是光学扫描装置10的俯视图。图9是该光学扫描装置10的侧视图。如图8和9中所示，光学扫描装置10包括激光光源12、柱面透镜13、多边形扫描单元14、折返镜(reflex mirror)16、多角镜17、感光体20、反射镜21、壳体111和光学元件115。
壳体111用作光学扫描装置10的平台，并且由树脂材料形成。激光光源12包括从单个半导体和多个半导体中选择的一个，并且发出激光以照射设置在光学扫描装置10外侧的感光体20，以形成静电潜像。柱面透镜13对从激光光源12发出的激光进行整形(format)。多边形扫描单元14是偏光器，其以固定的角速度偏振整形的激光。例如，光学元件115是成像透镜，诸如fθ透镜，以利用由多边形扫描单元14偏振的激光进行成像和恒定速度扫描。折返镜16反射激光，以将激光导向到设置在光学扫描装置10外侧的感光体20。
在根据该实施例的光学扫面装置10中，从激光光源12发出的激光汇聚至多边形扫描单元14中。激光由设置在多边形扫描单元14中的多角镜17以固定角速度偏振至主扫描方向上。偏振激光经由层叠在相同位置上的光学元件115、折返镜16、反射镜21等照射到感光体20上，以在其上写入图像。
光学扫描装置10的结构并不局限于上述参照图8和9的结构。下面参照图10和11，说明具有根据本发明实施例的固定连接的光学元件115的光学扫描装置的另一结构。
图10是光学扫描装置10a的俯视图，其具有利用多个相应颜色的调色剂图像形成彩色图像所需的结构。图11是图10所示光学扫描装置10a的侧视图。
如图10和11所示，光学扫描装置10a包括多个激光光源12a、12b、12c和12d；多个柱面透镜13a、13b、13c和13d；以及多个感光体20a、20b、20c和20d。光学扫描装置10a还包括所图8和9所示的多边形扫描单元14、折返镜16、多角镜17、反射镜21、壳体11和光学元件115。
多个激光源12a-12d发出激光，以在多个感光体20a-20d中相应的一个上形成相应颜色的静电潜像。分别为激光光源12a-12d设置柱面透镜13a-13d。从激光光源12a-12d发出的激光由多边形扫描单元14进行偏振。偏振激光经由层叠的光学元件115、折返镜16、反射镜21等照射到感光体20a-20d上，以在其上写入图像，其中层叠的光学元件115设置在与多边形扫描单元14相对的位置上以与各个激光光源12a-12d对应。
下面参照图12，说明包括光学扫描装置的成像装置，该光学扫描装置具有根据本发明实施例的固定连接的光学元件的光学元件。图12是包括根据本发明光学扫描装置10的成像装置80的总体结构的示意图。如图12所示，成像装置80包括光学扫描装置10、曝光玻璃81、读取设备82、显影单元84、感光体85、定影单元86、排纸辊87、排纸盘88、供纸盘89和供纸辊90。
读取设备82从置放在曝光玻璃81上的原件读取图像数据，并将表示所读取的图像数据的图像信号发送至光学扫描装置10。光学扫描装置10发出用于根据图像信息写入的激光，以由其照射感光体85，从而在感光体85上形成静电潜像。显影单元84将形成于感光体85上的静电潜像显影成调色剂图像。调色剂图像转印至由供纸辊90从供纸盘89传送的纸张。定影单元86向纸张施加热量，从而将转印的调色剂图像定影在纸张上。具有定影的调色剂图像的纸张经由排纸辊87排出至排纸盘88中。
成像装置80可以包括具有对应于光学扫描装置10a的结构的光学扫描装置10a，以替代光学扫描装置10。
因为成像装置包括光学元件115，其中由于该光学元件115通过根据本发明实施例的固定连接方法固定连接而具有小变形量，从而成像装置80可以通过保持良好光学性质而执行优异的光学扫描。从而，成像装置80能够形成具有期望图像质量的图像。
在上述教导下可以进行许多附加的改进和变形。从而，应当理解的是，在所附权利要求的范围内，除了在此具体说明的方式之外，还可以采用其他方式来实施本专利说明书的公开。
本专利说明书基于2005年2月10日向日本专利局提交的日本专利申请No.JP2005-034806，在此引用其整体内容以作参考。
Claims (24)
1.一种光学元件，包括：
光线入射面，其具有平面形状；
光线出射面，其具有凸形；
第一侧面，其在光线入射面和光线出射面之间以凹状环形形状延伸并且基本上垂直于光线入射面和光线出射面；
第二侧面，其与第一侧面相对并平行于第一侧面；以及
多个基准部件，其在第一侧面上形成具有平坦顶部的柱形形状。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中所述多个基准部件包括至少三个布置在三角位置上的基准部件，以均匀地支承光学元件的重量。
3.如权利要求2所述的光学元件，其中光学元件包括塑料树脂。
4.如权利要求1所述的光学元件，其中第一侧面包括至少三个在第一侧面中心区域中均匀布置以利用粘结剂进行固定的位置。
5.一种固定连接光学元件的方法，该光学元件包括多个形成于垂直于光线入射面的第一侧面上的基准部件，该方法包括以下步骤：
提供场所，其包括将光学元件置放于其中的特定位置；
向处于将光学元件置放于其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；
将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中；
使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及
固化粘结剂。
6.如权利要求5所述的固定连接光学元件的方法，其中该场所是在该光学元件是首先被置放的光学元件时用于支承光学元件的支承基座的一部分，当该光学元件是紧随着置放另一光学元件的光学元件时，该第一侧面与第二侧面相对并平行。
7.如权利要求5所述的固定连接光学元件的方法，其中产生凸形弯曲的步骤通过在所置放的光学元件的第一侧面和第二侧面产生温度差异而致使光学元件具有凸形弯曲。
8.如权利要求7所述的固定连接光学元件的方法，其中所述光学元件的第一侧面和第二侧面之间的温度差异是通过利用从第一光源发出的光线产生的热量来提升光学元件第二侧面的温度而产生的。
9.如权利要求8所述的固定连接光学元件的方法，其中第一光源发出光线，从而利用该光线仅局部照射未施加粘结剂的位置，并且通过粘结剂的固化和收缩产生最显著的凹形弯曲。
10.如权利要求9所述的固定连接光学元件的方法，其中光线是从用于以可选强度进行照射的第一光源发出的。
11.如权利要求9所述的固定连接光学元件的方法，其中第一光源发射光线，以利用该光线照射两个部位，所述两个部位邻近将施加粘结剂的区域并且沿着光学元件的纵向布置在彼此相对的侧部。
12.如权利要求11所述的固定连接光学元件的方法，其中第一光源发射光线，以利用该光线以预定强度照射邻近将施加粘结剂的区域的两个部位。
13.如权利要求8所述的固定连接光学元件的方法，其中从第一光源发射的光线是紫外线。
14.如权利要求5所述的固定连接光学元件的方法，其中产生凸形弯曲的步骤利用挤压部件在置放光学元件时通过向光学元件施加压力而导致光学元件具有凸形弯曲。
15.如权利要求5所述的固定连接光学元件的方法，其中粘结剂通过由紫外线照射而固化，并且固化步骤是通过从第二光源发出紫外线以利用该紫外线照射施加粘结剂的位置而进行的。
16.如权利要求5所述的固定连接光学元件的方法，其中光学元件固定连接于光学扫描装置的壳体上。
17.如权利要求5所述的固定连接光学元件的方法，其中光学元件固定连接于另一光学元件上。
18.一种用于固定连接光学元件的装置，该光学元件包括多个形成于垂直于光线入射面的第一侧面上的基准部件，该装置包括：
施加机构，其用以向处于将光学元件置放其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；
置放机构，其用以将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中；
第一光源，其用以使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及
第二光源，其构造成固化粘结剂。
19.如权利要求18所述的用于固定连接光学元件的装置，其中通过第一光源发光的持续时间来控制光学元件的凸形弯曲量。
20.如权利要求18所述的用于固定连接光学元件的装置，其中通过从第一光源发出的光线的强度控制光学元件的凸形弯曲量。
21.一种光学扫描装置，包括光学元件，该光学元件包括多个形成于垂直于光线入射面的第一侧面上的基准部件，其中光学元件已经通过固定连接光学元件的方法得以固定连接，包括以下步骤：
提供场所，其包括将光学元件置放于其中的特定位置；
向处于将光学元件置放于其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；
将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中；
使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及
固化粘结剂。
22.一种光学扫描装置，包括光学元件，该光学元件包括多个形成于垂直于光线入射面的第一侧面上的基准部件，其中光学元件已经通过固定连接光学元件的方法得以固定连接，包括：
施加机构，其用以向处于将光学元件置放其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；
置放机构，其用以将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中；
第一光源，其用以使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及
第二光源，其用以固化粘结剂。
23.一种成像装置，包括具有光学元件的光学扫描装置，该光学元件包括多个形成于垂直于光线入射面的第一侧面上的基准部件，其中光学元件已经通过固定连接光学元件的方法得以固定连接，包括以下步骤：
提供包括将光学元件置放于其中的特定位置的场所；
向处于将光学元件置放于其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；
将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中；
使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及
固化粘结剂。
24.一种成像装置，包括具有光学元件的光学扫描装置，该光学元件包括多个形成于垂直于光线入射面的第一侧面上的基准部件，其中光学元件已经通过固定连接光学元件的装置得以固定连接，包括以下步骤：
施加机构，其用以向处于将光学元件置放其中的场所的特定位置内的预定部位施加粘结剂；
置放机构，其用以将光学元件以第一侧面朝下的方式置放于该场所的特定位置中；
第一光源，其用以使得置放在特定位置中的光学元件相对于该场所具有凸形弯曲；以及
第二光源，其用以固化粘结剂。
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