光学扫描设备和图像形成装置的制作方法

1.本发明涉及光学扫描设备和配备有光学扫描设备的图像形成装置。


背景技术：

2.已知安装在电子照相类型图像形成装置中的光学扫描设备具有以下结构。光学扫描设备配备有激光器单元和光学偏转器，该激光器单元由作为光源的激光二极管、准直透镜、用于激光二极管和准直透镜的保持器组成，该光学偏转器偏转从激光器单元发射的激光束。此外，光学扫描设备配备有诸如透镜和反射镜的光学元件，使得被光学偏转器偏转的激光束在扫描表面上形成潜像。在在记录材料上形成彩色图像的彩色图像形成装置的情况下，使用具有安装在一个壳体中的多个激光二极管的光学扫描设备。为了实现高图像质量和高生产率，多束激光二极管被用作光学扫描设备的光源，其中每个激光二极管具有多个光发射点。
3.例如，在日本特开专利申请no.2018-132643中，提出了一种光学扫描设备，在该光学扫描设备中四个多束激光二极管被安装在一个壳体中。如no.2018-132643中所描述的，在根据图像的分辨率调整作为从每个光源发射的激光束的扫描表面的感光鼓上的扫描位置之间的间隔(下文中称为射束间距)之后，多束激光二极管被安装在壳体中。由多束激光二极管发射的激光束的射束间距的调整通过向保持器上的调整突起施加力矩而旋转激光器单元来执行，该激光器单元被安装在壳体上使得它可以围绕准直透镜的光轴旋转。
4.例如，在日本特开专利申请no.2004-37836中，提出了一种将激光器单元保持在壳体中使得它可以容易地围绕透镜的光轴旋转的方法。在所述日本特开专利申请no.2018-132643中，在激光器单元与壳体之间需要中间构件，但是在日本特开专利申请no.2004-37836中，圆柱形状的激光器单元使用弹性构件被直接推向壳体的安装表面。在日本特开专利申请no.2004-37836中提出的配置将激光器单元直接保持到壳体而无需中间构件，这提高了安装精度并且降低了产品成本。
5.近年来，随着图像形成装置已变得较小，存在光学扫描设备的进一步微型化的需要。然而，如上所述的将激光器单元保持在壳体中的传统方法具有以下问题。在上述日本特开专利申请no.2018-132643中提出的配置中，两个激光器单元被安装在透镜的光轴方向上的不同位置处，因此无助于光学扫描设备的微型化。
6.此外，日本特开专利申请no.2004-37836没有提及调整使用多束激光二极管的激光器单元的激光束的射束间距的方法，但是实际上为了减小光学扫描设备的大小，有必要将激光器单元彼此更靠近地放置。然而，当保持多束激光二极管和准直透镜的激光器单元的保持器具有用于调整的突出部分时，由于空间约束，突出部分的大小和激光器单元的位置被限制。例如，如果调整突出部分被缩短，那么必须向调整突出部分施加更大的力以便旋转激光器单元。作为结果，激光器单元受到与调整期间施加到安装表面的力的方向不同的方向上的大的力，这可能造成安装姿势崩塌并且妨碍射束间距的精确调整。此外，如果施加到安装表面的压力增加，那么激光器单元的保持器可能变形，并且激光束的射束角度可能
改变。
7.本发明在这些情形下做出，并且旨在减小光学扫描设备的大小。


技术实现要素：

8.根据本发明的一个方面，提供了一种用于利用光束对扫描表面进行照射的光学扫描设备，所述光学扫描设备包括：多个光源单元，所述多个光源单元分别包括光源和用于保持所述光源的保持器，所述光源具有用于发射光束的多个光发射点；以及所述光学扫描设备的用于保持所述多个光源单元的壳体，所述壳体包括分别用于保持所述多个光源单元中的每一个的所述保持器的圆柱部分的多个安装表面，其中，所述保持器中的每一个包括在所述保持器的相对于所述圆柱部分的中心轴的方向的一个端部处的、与所述圆柱部分的中心轴垂直地突出并且当在中心轴的轴线方向上观看所述光源单元时在彼此远离中心轴的方向上延伸的两个突出部分，所述突出部分分别提供有u形切口部分。
9.从以下对示例性实施例的描述(参考附图)，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
10.图1是示出实施例的图像形成装置的配置的截面图。
11.图2是示出实施例的光学扫描设备的配置的截面图。
12.图3是实施例的激光器单元的透视图。
13.图4是图示实施例的激光器单元在光学扫描设备的壳体上的安装方法的图。
14.图5是图示实施例的光学扫描设备的壳体中安装的激光器单元的视图。
15.图6是图示如何调整实施例的激光器单元的射束间距的图。
具体实施方式
16.以下是参考附图对本发明的实施例的详细描述。
17.[实施例]
[0018]
[图像形成装置的配置]
[0019]
图1示出了电子照相类型图像形成装置1的截面图。如图1中所示，四个处理盒py、pm、pc和pk在图像形成装置中水平地布置。处理盒py、pm、pc和pk分别包含黄色(y)、品红色(m)、青色(c)和黑色(k)的调色剂。由于处理盒pk的调色剂容量大于其它处理盒py、pm和pc的调色剂容量，因此其高度(图中z轴方向上的长度)较大。在处理盒py、pm、pc和pk中，作为图像承载构件的感光鼓11(11a、11b、11c、11d)和显影辊12(12a、12b、12c、12d)分别一体地布置。显影辊12通过使调色剂附着到形成在感光鼓11上(感光鼓上)的静电潜像来显影静电潜像以形成调色剂图像。如图1中所示，处理盒py、pm、pc和pk中的每一个具有相同的配置。代码末尾的a、b、c和d分别与处理盒py、pm、pc和pk对应。在以下中，末尾的a、b、c和d被省略，除非它们指特定的颜色成员。
[0020]
光学扫描设备2在图中位于处理盒py、pm、pc和pk的上方。光学扫描设备2将基于图像信息的激光束(光束)照射到每个处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11，并且在感光鼓11的表面上形成静电潜像。另一方面，中间转印带单元20在图中位于处理盒py、pm、pc和pk的下方。中间转印带单元20由中间转印带21、驱动辊22、张紧辊23和从动辊24组成。如图1中所示，中
间转印带21被驱动辊22、张紧辊23和从动辊24拉伸，并且在图中箭头方向(顺时针方向)上旋转。
[0021]
一次转印辊25在面对感光鼓11的位置中位于每个处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11的下方。中间转印带21被一次转印辊25推向感光鼓11。每个处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11上的调色剂图像被依次叠加在中间转印带21上并且被转印以形成彩色图像。驱动辊22通过中间转印带21与二次转印辊26接触，并且中间转印带21上的彩色图像被转印到从片材馈送托盘61馈送的记录材料s。
[0022]
定影单元30和排出单元40位于图像形成装置1中。定影单元30具有加热转印到记录材料s的彩色图像的定影膜31和对记录材料s加压的压力辊32。这些辊中的每一个在图中箭头的方向上旋转以传送记录材料s。通过这样做，彩色图像被定影到记录材料s上。另一方面，排出单元40具有排出辊41和排出辊42，并且将从定影单元30传送的记录材料s排出到堆叠托盘50，该堆叠托盘50在图像形成装置1的上表面上提供并且具有斜面部分51。
[0023]
在处理盒py、pm、pc和pk中的每一个中，感光鼓11在图像形成期间旋转，并且感光鼓11的表面由充电辊(未示出)充电至均一的电位。然后，从光学扫描设备2利用与图像信息对应的激光束(在图中由虚线指示)照射充电至均一的电位的感光鼓11，并且执行曝光。作为结果，在感光鼓11的表面上形成静电潜像，并且形成的静电潜像由显影辊12显影以形成每种颜色的调色剂图像。然后，感光鼓11上的调色剂图像被依次叠加并且转印到中间转印带21上以形成彩色图像。
[0024]
另一方面，作为堆叠在片材馈送设备60的片材馈送托盘61中的记录介质的记录材料s由在图中箭头方向(顺时针方向)上旋转的片材馈送辊62馈送。重叠的记录材料s被分离辊63分离并且被传送。然后，记录材料s被馈送到驱动辊22和二次转印辊26彼此接触的夹持部分，并且在夹持部分中，形成在中间转印带21上的彩色图像被转印到馈送的记录材料s。此后，带有转印的彩色图像的记录材料s被传送到定影单元30的定影膜31和压力辊32彼此接触的夹持部分，并且被加热和加压以将转印的彩色图像定影在记录材料s上。彩色图像被定影的记录材料s由排出单元40排出到堆叠托盘50并且堆叠在斜面部分51中。
[0025]
[光学扫描设备的配置]
[0026]
图2示出了安装在图1的图像形成装置1上的光学扫描设备2的截面图。光学扫描设备2配备有发射激光的激光器单元(未示出)、使激光偏转的光学偏转器sm、以及将由光学偏转器sm偏转的激光引导到每个处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11上的成像透镜和反射镜。在光学扫描设备2中，光学偏转器sm被放置在壳体(也称为光学箱)201的中心，如图2中所示。光学偏转器sm具有使从激光器单元入射的激光束偏转的旋转多面镜200、作为驱动旋转多面镜200的驱动器部分的转子部分204、以及安装转子部分204的马达驱动基板203。
[0027]
在图2中，在光偏转器sm的左侧，布置第一图像形成透镜n1，第二图像形成透镜n1a、n1b，以及第一和第二反射镜m1a、m1b和m2b，它们透射激光束和反射激光束。另一方面，在光偏转器sm的右侧，布置第一成像透镜n2，第二成像透镜n2c、n2d，以及第一反射镜m1c、m1d和m2c，它们透射激光束和反射激光束。所述光偏转器sm、每个成像透镜以及每个反射镜固定在壳体201内部，并且通过附接密封壳体201的开口部分的壳体盖202，壳体201的内部被设置为密封状态。
[0028]
在图2中所示的光学扫描设备2的前侧，存在激光器单元(未示出)，该激光器单元
发射激光束以在每个处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11上形成静电潜像，并且曝光感光鼓11。对处理盒py、pm、pc和pk的每个感光鼓11提供激光器单元。从与处理盒py的感光鼓11a对应的激光器单元发射的激光束la被光学偏转器sm的旋转多面镜200偏转，并且进入第一成像透镜n1。透过第一成像透镜n1的激光束la被第一反射镜m1a反射。被第一反射镜m1a反射的激光束la通过第二成像透镜n1a、壳体盖202上的出射口，并且扫描感光鼓11a。
[0029]
从与处理盒pm的感光鼓11b对应的激光器单元发射的激光束lb被光学偏转器sm的旋转多面镜200偏转并且进入第一成像透镜n1。透过第一成像透镜n1的激光束lb被第一反射镜m1b反射。被第一反射镜m1b反射的激光束lb然后被第二反射镜m2b反射。被第二反射镜m2b反射的激光束lb通过第二成像透镜n1b、壳体盖202上的出射口，并且扫描感光鼓11b。
[0030]
从与处理盒pc的感光鼓11c对应的激光器单元发射的激光束lc被光学偏转器sm的旋转多面镜200偏转并且进入第一成像透镜n2。透过第一成像透镜n2的激光束lc被第一反射镜m1c反射。被第一反射镜m1c反射的激光束lc进入第二成像透镜n2c。透过第二成像透镜n2c的激光束lc被第二反射镜m2c反射，通过在壳体盖202上提供的出射口，并且扫描感光鼓11c。
[0031]
从与处理盒pk的感光鼓11d对应的激光器单元发射的激光ld被光学偏转器sm的旋转多面镜200偏转并且进入第一成像透镜n2。透过第一成像透镜n2的激光束ld被第一反射镜m1d反射。被第一反射镜m1d反射的激光束ld通过第二成像透镜n2d、壳体盖202上的出射口，并且扫描感光鼓11d。
[0032]
[激光器单元的配置]
[0033]
图3是激光器单元3的示意图，该激光器单元3是具有发射激光的光源的光源单元。激光器单元3由具有两个光发射点的双束激光二极管(下文中称为“光源”)301、准直透镜302和保持器303组成。保持器303具有内部中空的圆柱形状，并且准直透镜302安装在一个端部上，并且另一个端部具有用于位置调整的突起304a和304b，突起304a和304b在与圆柱轴(作为圆柱部分的保持器303的中心轴)垂直的方向上延伸，其在下面描述。作为突出部分的突起304a和304b的中心部分提供有u形切口部分以用于利用稍后要描述的激光器单元3的射束间距调整工具抓握(grasp)激光器单元3。此外，在提供有突起304a和304b的保持器303的端部侧的中心提供通孔(未示出)，以用于压嵌(press fit)光源301。
[0034]
保持器303具有圆柱侧面部分303a和303b，当激光器单元3安装在光学扫描设备2的壳体201上时，圆柱侧面部分303a和303b接触壳体201的保持激光器单元3的安装表面。光源301在深度方向上从图中的前侧压嵌到保持器303中并且固定到保持器303。此时，光源301在稍后将描述的射束间距调整误差为大约几度(例如，大约2度或3度)的位置处固定到保持器303。在图中前景方向上从光源301突出的四个端子是光源301的引线端子301c。另一方面，准直透镜302附接到与保持器303的压嵌光源301的端部相对的端部，并且在对光源301的位置调整完成之后利用粘合剂固定。
[0035]
[激光器单元在壳体上的安装]
[0036]
接下来，将解释将激光器单元3安装到壳体201的方法。图4是安装在壳体201上的将激光束照射到处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11的激光器单元3的图。图4中所示的四个激光器单元3y、3m、3c和3k表示分别将激光束照射到处理盒py、pm、pc和pk的感光鼓11的激光器单元3。在图4中，仅示出了图2中所示的壳体201的一部分。为了解释安装激光器单元3的
壳体201的配置，图4示出了从壳体201移除的激光器单元3y以及安装在壳体201中的激光器单元3m、3c和3k。在图4中，激光器单元3y具有安装在保持器303的一个端部上的准直透镜302，并且光源301(未示出)固定在具有突起304a和304b的一侧的端部上。光源的四个引线端子301c从控制板209突出。控制板209具有通孔210y、210m、210c和210k，激光器单元3y、3m、3c和3k的光源301的引线端子301c插入到通孔210y、210m、210c和210k中。
[0037]
安装壳体201的激光器单元3y的安装部分具有梯形形状，该梯形形状由两个相对的斜面(安装表面)和连接这两个斜面(安装表面)的平面组成。详细地，如图4中所示，在安装壳体201的激光器单元3y的安装部分中，安装表面205和206提供在安装激光器单元3y的圆柱侧面部分303a的安装部分上。另一方面，安装表面207和208提供在安装圆柱侧面部分303b的安装部分上。当激光器单元3y安装在壳体201上时，保持器303的圆柱侧面部分303a与安装表面205和206接触，并且圆柱侧面部分303b与安装表面207和208接触。保持器303然后被弹性构件(弹簧)211(参加图5和图6)在壳体的安装表面205、206、207和208的方向上推动。激光器单元3y被保持在壳体201中，使得保持器303可以通过在安装表面205、206、207、208上滑动圆柱侧面部分303a、303b而围绕圆柱轴旋转。当激光器单元3y安装在壳体201上时，突起304a和304b中的一个紧靠壳体201，从而在圆柱轴的方向上定位激光器单元3y。
[0038]
这里，我们已使用激光器单元3y解释了激光器单元3如何安装在壳体201上，但是其它激光器单元3m、3c和3k可以以相同的方式安装在壳体201上。如图4中所示，每个安装部分以格子图案布置，但是在激光器单元3y和3c与激光器单元3m和3k之间，壳体201的激光器单元3安装到的安装部分的位置不同。壳体201的安装激光器单元3y和3c的安装部分(安装表面205至208)在图中位于激光器单元3y和3c的下方。另一方面，壳体201的激光器单元3m和3k安装到的安装部分(安装表面205至208)在图中位于激光器单元3m和3k的上方。
[0039]
在稍后将描述的副扫描方向(感光鼓的旋转方向)上的射束间距被调整到处于预定范围内之后，附接到壳体201的每个激光器单元3利用粘合剂固定到壳体201。在四个激光器单元3利用粘合剂固定之后，光学扫描设备2的控制板209被固定到壳体201，其中对应的光源301的引线端子301c插入到控制板209上提供的通孔210中。然后，光源301的引线端子301c被焊接到控制板209。
[0040]
[激光器单元布局配置]
[0041]
图5示出了在图4中移除控制板209的情况下从光源301的引线端子301c侧的安装在壳体201上的激光器单元3(3y、3m、3c、3k)的图。在图5中，可以看到，激光器单元3的保持器303被弹性构件211在安装表面205、206、207、208的方向上推动。
[0042]
如图5中所示，通过在z轴和y轴方向上彼此非常接近地安装四个激光器单元3y、3m、3c和3k，激光器单元3占用的壳体201的容量可以减少并且可以使光学扫描设备2较小。因此，在这个实施例中，激光器单元3y、3m、3c和3k被布置为使得连接在z轴和y轴方向上彼此相邻的激光器单元3的保持器303的圆柱轴的中心的直线cs形成正方形或矩形。此外，在图5中，连接每个激光器单元3的突起304a和304b的直线l304相对四条直线cs中的任何一条倾斜。详细地，激光器单元安装在壳体201中，使得连接每个激光器单元3的突起304a和304b的直线l304与连接相邻的激光器单元3当中对角线方向上的激光器单元3y和3k的保持器303的圆柱轴的中心的直线d平行。作为结果，可以有效地利用由激光器单元3围住的区域作为稍后将描述的用于位置调整的突起304a和304b的放置区域，并且可以实现光学扫描设备
2的更紧凑的大小。而且，此时，对从激光器单元3的保持器303的圆柱轴的中心到突起304a和304b的尖端的长度lh施加以下限制，以防止激光器单元3y的突起304b与激光器单元3k的突起304a之间的接触。即，在图5中，如果从激光器单元3y的保持器303的圆柱轴的中心qy到激光器单元3k的保持器303的圆柱轴的中心qk的长度为ld，那么建立长度lh短于长度ld的1/2(一半)(lh《ld/2)的关系。
[0043]
每个激光器单元3可以安装在壳体201中，使得连接突起304a和304b的直线l304与连接相邻的激光器单元3当中对角线方向上的激光器单元3c和3m的保持器303的圆柱轴的中心的直线平行。
[0044]
[光源的射束间距的调整]
[0045]
图6是解释如何调整激光器单元3的射束间距的示意图。在图6中，激光器单元3安装在壳体201的安装部分上，并且弹性构件211在壳体201的安装部分的方向上推动它。详细地，激光器单元3的保持器303的圆柱侧面部分303b与壳体201的安装表面207和208接触，并且圆柱侧面部分303a(未示出)与壳体201的安装表面205(未示出)和206(未示出)接触。然后，借助于弹性构件211，激光器单元3的保持器303的圆柱侧面部分303a和303b在壳体201的安装表面205、206、207和208的方向上被推动。
[0046]
这个实施例中的光源301是具有两个光发射点301a和301b的多束激光二极管。在根据图像的分辨率调整从光源301的每个光发射点发射的激光束在感光鼓11上的射束间距(扫描位置间隔)之后，激光器单元3利用粘合剂固定到壳体201。射束间距的调整通过围绕保持器303的圆柱轴旋转利用弹性构件211以力fs推向壳体201的安装表面205(参见图4)、206(参见图4)、207、208的激光器单元3来执行。具体地，在两个相对布置的调整突起304a和304b的中心中提供的u形切口部分304ad和304bd被调整工具j(图中的阴影圆形部分)抓握，并且激光器单元3被调整工具j围绕保持器303的圆柱轴旋转。通过这样做，压嵌并且固定到保持器303的光源301的两个光发射点301a和301b的位置被调整。
[0047]
例如，假定光源301的两个光发射点在图中位于位置301a和301b处，并且期望的光发射点位置是301a'和301b'。在这种情况下，使用调整工具j在图中箭头(顺时针)的方向上旋转激光器单元3以调整射束间距。在旋转激光器单元3时对于突起304a和304b的相应的旋转力矩m可以如下获得。即，旋转力矩m通过从保持器303的圆柱轴中心q到调整工具j接触突起304a和304b的接触点的距离lj与由调整工具j施加到突起304a和304b的力fj的乘积获得(旋转力矩m＝距离lj
×
力fj)。如果激光器单元3被小型化并且突起304a和304b缩短，那么距离lj将缩短，但是所需的旋转力矩m可以通过将力fj增加到那个程度来获得。
[0048]
当激光器单元3围绕保持器303的圆柱轴旋转时，在安装表面205(参见图4)、206(参见图4)、207、208与保持器303的圆柱侧面部分303a(参见图4)、303b之间发生摩擦。当使用调整工具j向突起304a和304b施加力fj时，生成试图在保持器303的旋转方向以外的方向上移动激光器单元3的力。例如，突起304a侧的力fj生成远离安装表面208移动保持器303的方向上的力。为了抵抗这种情况，如果使由弹性构件211施加的推动力fs更强，那么保持器303的圆柱侧面部分303a、303b与安装表面205、206、207、208以及圆柱侧面部分303a、303b与弹性构件211之间的力增加。作为结果，阻碍激光器单元3在旋转方向上的移动。然而，在本实施例中，当旋转激光器单元3时，调整工具j不仅抓握突起304a而且还抓握相对布置的突起304b，并且可以在彼此相对的方向上施加力fj。因此，能够抵消试图在非保持器303的
旋转方向上移动激光器单元3的力。
[0049]
这个实施例的激光器单元3围绕保持器303的圆柱轴提供有用于位置调整的相对的突起304a和304b。例如，假定从保持器303的圆柱轴的中心q到调整工具j接触突起304a和304b的接触点的距离lj(或者从保持器303的圆柱轴的中心q到突起304a和304b的尖端的长度lh)被缩短以便减小激光器单元3的大小。这使得即使在旋转保持器303所需的力fj增加时，也能够在维持被弹性构件211推向壳体201的保持器303的姿势的同时旋转激光器单元3。
[0050]
在图6中，为了图示如何调整射束间距，激光器单元3的保持器303被放置在壳体201的安装表面205、206、207、208上，使得突起304a、304b在水平方向而不是图5中所示的对角线方向上。在图6中，为了清楚地解释射束间距调整，还以大比例示出了要被调整的角度。如图5中所示，安装激光器单元3，使得突起304a和304b在图5中所示的对角线方向上。突起304a、304b的角度在射束间距调整之前和之后几乎不改变。
[0051]
如上所述，即使激光器单元3上的突起304a和304b被小型化，光学扫描设备2也可以被小型化而不使射束间距调整精度降级。在这个实施例中，准直透镜302被安装在激光器单元3上。然而，这不限于这个配置，并且准直透镜302可以在与光源301的位置调整之后通过将它附接到壳体201来固定。
[0052]
如上所述，这个实施例允许我们对光学扫描设备小型化。
[0053]
虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是要理解的是，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要被赋予最广泛的解释以便涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。