專利名稱：光學(xué)掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)圖像信號(hào)掃描激光束的光學(xué)掃描儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用了諸如用于掃描激光束和記錄圖像的激光束打印機(jī)或數(shù)字復(fù)印機(jī)的圖像記錄儀器。
在這樣的圖像記錄儀器中，必須調(diào)整光學(xué)掃描儀中作為光源的半導(dǎo)體激光器的光軸。作為常規(guī)技術(shù)，已經(jīng)提出了調(diào)整光軸的各種構(gòu)型。下面將描述一些光軸的調(diào)整機(jī)理。
在用于常規(guī)圖像記錄儀的光學(xué)掃描儀200(以下，稱為常規(guī)技術(shù)1)中，如圖19所示，從光源202的半導(dǎo)體激光器204(參見(jiàn)圖20)發(fā)出的激光束被準(zhǔn)直透鏡206變成平行光。該激光束被圓柱透鏡208進(jìn)一步線性聚集到旋轉(zhuǎn)棱鏡210的反射面上。反射光穿過(guò)圖像形成透鏡212和反射鏡214落在沒(méi)有示出的光敏鼓上。通過(guò)由旋轉(zhuǎn)棱鏡210的旋轉(zhuǎn)完成的主掃描和光敏鼓的旋轉(zhuǎn)完成的子掃描，靜電潛像形成在該光敏鼓上。
附到光學(xué)盒216的側(cè)壁216A上的光源202被附到電路板218上。如圖20所示，使發(fā)自金屬圓柱半導(dǎo)體激光器204的激光束的光軸垂直于板面218A。電路裝置、電源連接器220等附到電路板218相反的一側(cè)。
如圖19所示，將光源202的依附方式為使半導(dǎo)體激光器204插進(jìn)一形成在光學(xué)盒216的側(cè)壁216A上的未示出的開(kāi)口內(nèi)。電路板218被固定到多個(gè)用于附件(未示出)的用螺絲222提供給側(cè)壁216A的支撐面上。
相應(yīng)地，在使激光束從半導(dǎo)體激光器204上發(fā)出的同時(shí)對(duì)光源202進(jìn)行光軸調(diào)整時(shí)，時(shí)，沿與光軸(Z方向)正交的X方向和Y方向?qū)庠?02(電路板218)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)激光束的光軸和準(zhǔn)直透鏡206的光軸相互一致時(shí)，螺絲222被旋緊。接著，沿光軸方向(Z方向)移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡206。通過(guò)準(zhǔn)直透鏡206的激光束變成平行光。當(dāng)在光敏元件上獲得聚焦時(shí)，準(zhǔn)直透鏡206被固定。
下面，參考圖21詳細(xì)描述另一光源的光軸調(diào)整(例如，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)(JP-A)第64-6917號(hào)，下面被稱為常規(guī)技術(shù)2)。類似于常規(guī)技術(shù)1中元件的元件用同樣的參考數(shù)字標(biāo)注，并且不再詳細(xì)描述它們。
光源230有兩個(gè)支撐部件構(gòu)成并附到基座(光學(xué)盒)232的側(cè)壁232A上。光源230有用螺絲234固定到基座232上的第一支撐部件236和用螺絲238固定到第一支撐部件236上的第二支撐部件240。在光源230中，用螺絲刀旋轉(zhuǎn)螺絲拆開(kāi)，第一支撐部件236變?yōu)樵谙鄬?duì)于基座232的垂直方向(Y方向)和橫向(X方向)內(nèi)兩個(gè)自由度可移動(dòng)。通過(guò)旋緊螺絲234，第一支撐部件236被固定到預(yù)定的位置?？斓降诙尾考?40的中心位置時(shí)，半導(dǎo)體激光器242被附上。垂直提供在第一支撐部件236的面上的導(dǎo)向軸246A和246B被插進(jìn)導(dǎo)向孔244A和244B。第二支撐部件240可以沿導(dǎo)向軸246A和246B移動(dòng)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺絲238，第二支撐部件240可以在平行于光軸方向(Z方向)移動(dòng)。
圖像記錄機(jī)的高處理速度和高分辨率所要求的是光學(xué)掃描儀的高掃描速度和改善的光學(xué)性能。從這一點(diǎn)出發(fā)，提供光學(xué)掃描儀(擴(kuò)張域光學(xué)掃描儀)，在其中將入射激光束的寬度設(shè)定成大于旋轉(zhuǎn)棱鏡反射面的寬度。在擴(kuò)張域光學(xué)掃描儀中入射激光束的寬度大于旋轉(zhuǎn)棱鏡反射面的寬度。激光束的總光通量中被反射作為記錄光束的光束的位置沿著與旋轉(zhuǎn)棱鏡的旋轉(zhuǎn)相聯(lián)系的主掃描方向相對(duì)應(yīng)的方向移動(dòng)。相應(yīng)地，因?yàn)楦鶕?jù)掃描角的用在光通量中的激光束不同，激光束的強(qiáng)度分布對(duì)掃描線的光量大小分布產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。這需要在主掃描方向能調(diào)整光軸的傾斜度的擴(kuò)張域光學(xué)掃描儀的構(gòu)型。特定地，如圖22和23所示，擴(kuò)張域掃描儀250有下面的構(gòu)型。第二支撐部件240的一端被板彈簧254彈性壓著。半導(dǎo)體激光器242提供在第一支撐部件236上，和第二支撐部件240想連附并由軸體252所支撐。旋在第一支撐部件236上的調(diào)節(jié)螺釘256擋住支撐部件240的另一端。
為了使激光束的光軸在主掃描方向僅傾斜θ(參見(jiàn)圖23)進(jìn)行了一個(gè)調(diào)整，該調(diào)整是通過(guò)圍繞作為中心的軸體252旋轉(zhuǎn)(傾斜)第二支撐部件240完成，上述旋轉(zhuǎn)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘256來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在近年來(lái)，圖像記錄設(shè)備一直要求高處理速度，高分辨率和低成本。這些矛盾情況需要平衡滿足。作為滿足這些條件的設(shè)備，現(xiàn)在有一低成本的發(fā)光器件開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器(例如，JP-A第6-77604號(hào))。
在常規(guī)技術(shù)1和2中公開(kāi)的每一種光軸的調(diào)整方法都是復(fù)雜的。
特定地，在常規(guī)技術(shù)1中，為了使金屬圓柱半導(dǎo)體激光器(以下，稱為半導(dǎo)體激光器)的光軸204和準(zhǔn)直透鏡206的光軸一致，在垂直于光軸方向的平面(XY平面)內(nèi)調(diào)整支撐半導(dǎo)體激光器的電路板218。接著，在光軸方向移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡206以便進(jìn)行在光軸方向(Z方向)的調(diào)整。
在常規(guī)技術(shù)2中，光軸通過(guò)在XY平面內(nèi)調(diào)整第一支撐部件236來(lái)匹配光軸。光軸方向的調(diào)整必須通過(guò)在Z方向移動(dòng)第二支撐部件240執(zhí)行。進(jìn)而，光源需要第一支撐部件236和第二支撐部件240的兩個(gè)板和大量的導(dǎo)向軸和螺絲。部件的總數(shù)增加。
如上所述，在常規(guī)技術(shù)1和2中，調(diào)整過(guò)程是復(fù)雜的。構(gòu)成光源的用于光軸調(diào)整的部件數(shù)目是很大的。結(jié)果，光源的制造成本很高。
如常規(guī)技術(shù)1和2所述，當(dāng)將光源的板附到光學(xué)盒的側(cè)壁上時(shí)，例如，在常規(guī)技術(shù)1中，光學(xué)盒216的側(cè)壁216A的高度H1(參見(jiàn)圖19)總是設(shè)成高于光源202的電路板218的高度h1(參見(jiàn)圖19)。因?yàn)楣庠?02從外邊附到光學(xué)盒216上，這樣的安排是為了避免光軸的調(diào)整等受到與電路板218接觸的干擾。
因?yàn)楣鈱W(xué)盒216的高度由電路板218所確定，將光學(xué)掃描儀200(光學(xué)盒216)小型化是困難的。
進(jìn)而，為了方便諸如插入和拔出聯(lián)接器的工作，光源202經(jīng)常不用蓋子或者類似的東西蓋上。結(jié)果，灰塵粘到半導(dǎo)體激光器204的發(fā)光面上。因?yàn)檫@些灰塵阻擋激光束，由于光量的減少或諸如白線的缺陷這引起密度的衰退。圖24是表明灰塵等的影響的示意圖。具有直徑фd的灰塵270粘到外部半導(dǎo)體激光器204的玻璃蓋片面272上的情況和灰塵270粘到內(nèi)置的準(zhǔn)直透鏡206上的情況被相互比較。當(dāng)灰塵270粘到準(zhǔn)直透鏡206上時(shí)，因?yàn)榧す馐D(zhuǎn)換成平行光(具有直徑фX的光通量)，灰塵270對(duì)激光束的影響是фd/фX。當(dāng)灰塵270粘到玻璃蓋片面272上時(shí)，激光擴(kuò)展角的影響發(fā)揮作用并且對(duì)激光束的影響(фD1/фX)很大。因?yàn)楣饷粼系娜秉c(diǎn)相應(yīng)增加，必須避免灰塵粘到外部半導(dǎo)體激光器204上。
尤其是，當(dāng)為了減少灰塵使用發(fā)光器件開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器時(shí)，非常需要蓋。然而，聯(lián)接蓋則消除了費(fèi)用降低的優(yōu)勢(shì)。
進(jìn)而，當(dāng)光源202暴露到光學(xué)盒216的外面時(shí)，存在這樣的情況，即在組裝和維護(hù)期間操作者錯(cuò)誤地接觸電路板218會(huì)使半導(dǎo)體激光器204被靜電地毀壞。在這一情形中，作為調(diào)整部分的光源202不能容易地更換，需要再組裝和再調(diào)整。更壞地，出現(xiàn)諸如更換光學(xué)掃描儀自身這樣的嚴(yán)重的麻煩。
圖25是表示一種狀態(tài)的圖，在這個(gè)狀態(tài)下，固定到常規(guī)光學(xué)掃描儀的主體框架282上的光學(xué)盒216是受熱變形的。光學(xué)掃描儀280的光學(xué)盒216一般在多個(gè)位置用螺絲284固定到圖像記錄設(shè)備的主體框架282上。在光學(xué)掃描儀280中，圖像形成設(shè)備內(nèi)部的溫度由于馬達(dá)和工作著的電路，滑動(dòng)部分等產(chǎn)生的熱量而升高。如果光學(xué)盒216的材料不同于光學(xué)掃描儀280的主體框架282的材料，在光學(xué)盒216和主體框架282之間熱漲系數(shù)將不同。這一不同可能導(dǎo)致光學(xué)盒216的基面216B的彎曲和側(cè)壁216A的下落。尤其是，當(dāng)將固定螺絲284置于光學(xué)盒216的基面216B附近并且光學(xué)盒216的線性膨脹系數(shù)高于主體框架282的線性膨脹時(shí)，正在升高的溫度將引起整個(gè)光學(xué)盒216的向上像一個(gè)鼓型的變形，以及光學(xué)盒216的側(cè)壁216A向外側(cè)的傾斜。這是考慮到固定螺絲284調(diào)節(jié)在基面216B上的光學(xué)盒216的膨脹而側(cè)壁216A是相對(duì)自由的。結(jié)果，從光源202發(fā)出的激光束L的光軸向上漂移。光敏元件中的輻射位置可能波動(dòng)，在激光束到達(dá)光敏元件之前亮光喪失可能出現(xiàn)，圖像質(zhì)量將退化。
如圖20所示，在常規(guī)技術(shù)1中，半導(dǎo)體激光器204附到電路板218上，這樣激光器輸出光的光軸變?yōu)榇怪庇诎迕?。光軸的傾斜不能自然地調(diào)整。為了沿主掃描方向調(diào)整半導(dǎo)體激光器的光軸的傾斜角θ，除了沿X、Y及Z方向的調(diào)整部分以外，還必須提供其它部分。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供使用半導(dǎo)體激光器的光學(xué)掃描儀，其中可以容易地進(jìn)行光軸調(diào)整。本發(fā)明的另一目的是提供能執(zhí)行高質(zhì)量光學(xué)掃描的光學(xué)掃描儀。
本發(fā)明提供的光學(xué)掃描儀包括半導(dǎo)體激光器，其上安裝半導(dǎo)體激光器的電路板，偏轉(zhuǎn)發(fā)自半導(dǎo)體激光器的激光束的旋轉(zhuǎn)多棱鏡，通過(guò)旋轉(zhuǎn)多棱鏡偏轉(zhuǎn)的激光束在光敏元件上形成圖像的圖像形成光學(xué)系統(tǒng)，具有電路板附于其上的聯(lián)接面(attachment face)的光學(xué)盒。在光學(xué)掃描儀中，半導(dǎo)體激光器的激光束的輸出方向沿著電路板，且通過(guò)沿聯(lián)接面移動(dòng)電路板，調(diào)整半導(dǎo)體激光器的光軸。
下面將簡(jiǎn)單地描述本發(fā)明的操作方式。
只要沿光學(xué)盒的聯(lián)接面移動(dòng)半導(dǎo)體激光器所聯(lián)接的電路板，就可以調(diào)整激光束并且方便地調(diào)整光軸。因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器被安裝在電路板上，所述電路板用于引導(dǎo)發(fā)自半導(dǎo)體激光器的激光束的輸出方向沿該電路板，因此，例如，僅通過(guò)移動(dòng)電路板就可以調(diào)整焦點(diǎn)并且調(diào)整很方便。
因?yàn)榧す馐妮敵龇较蜓仉娐钒澹鲜鲭娐钒?半導(dǎo)體激光器)可以置于光學(xué)盒的基面(聯(lián)接面)上。相應(yīng)地，光學(xué)盒側(cè)壁的高度可以低于電路板聯(lián)接到光學(xué)盒的外壁上的情況?？梢詫⒄麄€(gè)光學(xué)盒小型化。
因?yàn)楣鈱W(xué)盒聯(lián)接固定到光學(xué)掃描儀的主體框架上，即使光學(xué)盒由于光學(xué)盒和主體框架之間熱脹系數(shù)的不同而變形，基面的變形也小于側(cè)壁。因此，當(dāng)將電路板(半導(dǎo)體激光器)置于光學(xué)盒的基面(聯(lián)接面)上時(shí)，可以消除由于熱膨脹導(dǎo)致的光學(xué)盒的變形而引起的光軸的偏移。可以形成高圖片質(zhì)量的圖像。
此外，將電路板置于幾乎密封的光學(xué)盒的內(nèi)部(基面)，避免了灰塵粘附在半導(dǎo)體激光器上。相應(yīng)地，避免了圖片質(zhì)量的退化。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)掃描儀的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光源的分解透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路板的透視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的彈性部件的透視圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固定半導(dǎo)體激光器的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固定半導(dǎo)體激光器的狀態(tài)的透視圖。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固定半導(dǎo)體激光器的狀態(tài)的正視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光源的裝配狀態(tài)的透視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的調(diào)準(zhǔn)夾具的分解透視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的將調(diào)準(zhǔn)夾具放置于光源上的狀態(tài)的透視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的將調(diào)準(zhǔn)夾具放置于光源上的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的將調(diào)準(zhǔn)夾具放置于光源上的狀態(tài)的正視圖。
圖14A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的在調(diào)準(zhǔn)夾具做θ調(diào)整之前的狀態(tài)的示意圖。
圖14B是一示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的在調(diào)準(zhǔn)夾具做θ調(diào)整之后的狀態(tài)的示意圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的Y調(diào)整狀態(tài)的圖示。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光源變化的透視圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光源的透視圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光源的分解透視圖。
圖19是根據(jù)常規(guī)技術(shù)1的光學(xué)掃描儀的透視圖。
圖20是根據(jù)常規(guī)技術(shù)1的光學(xué)掃描儀的透視圖。
圖21是根據(jù)常規(guī)技術(shù)2的光源的主要部件的側(cè)視圖。
圖22是根據(jù)常規(guī)技術(shù)3的調(diào)整光源的光軸之前的狀態(tài)的圖示。
圖23是根據(jù)常規(guī)技術(shù)3的調(diào)整光源的光軸之后的狀態(tài)的圖示。
圖24是灰塵附著所產(chǎn)生的影響的說(shuō)明圖。
圖25是熱變形對(duì)光軸的影響的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖1到16描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)掃描儀和光軸的調(diào)準(zhǔn)。
首先將示意地描述該光學(xué)掃描儀。將描述光源和作為本發(fā)明的主要部件的用于調(diào)整光軸的夾具。
光學(xué)掃描儀簡(jiǎn)述光學(xué)掃描儀10有如下的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，從光源12的發(fā)光元件開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器14(以下，稱為半導(dǎo)體激光器)發(fā)出的激光束被準(zhǔn)直透鏡16變?yōu)槠叫泄馐Ｔ摷す馐恢嫱哥R18進(jìn)一步線性匯聚到旋轉(zhuǎn)多棱鏡20的反射面。該反射光通過(guò)圖像形成透鏡22和反射鏡24在未示出的光敏鼓上形成圖像。通過(guò)旋轉(zhuǎn)多棱鏡20的旋轉(zhuǎn)完成的主掃描和光敏鼓的旋轉(zhuǎn)完成的子掃描，在光敏元件上形成圖像的激光束在光敏鼓上形成靜電潛像。檢測(cè)鏡26把旋轉(zhuǎn)多棱鏡20的部分反射光引導(dǎo)到掃描開(kāi)始信號(hào)檢測(cè)器28，然后作為掃描開(kāi)始信號(hào)傳輸?shù)焦庠?2的半導(dǎo)體激光器14。半導(dǎo)體激光器14接收該掃描開(kāi)始信號(hào)并開(kāi)始寫調(diào)制過(guò)程。附在頂部的未示出的蓋基本上密封了光學(xué)盒30，在光學(xué)盒中安置了構(gòu)成光學(xué)掃描儀10的部分。
光源參考圖2到9詳細(xì)描述光源12。
光源12被安置在光學(xué)盒30的底面30A上。光源12主要由半導(dǎo)體激光器14、固定激光器14的電路板32、彈性固定半導(dǎo)體激光器14的彈性部件34、和用于對(duì)發(fā)自半導(dǎo)體激光器14的輸出光的光軸進(jìn)行Y方向調(diào)整的角部件36所組成。
半導(dǎo)體激光器14是一開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器，其中發(fā)光器件暴露到外面(例如，由Tottori SANYO電子有限公司制造的框架二極管(DL-3150))。在半導(dǎo)體激光器14中，如圖3所示，要被彈性部件34固定的用金屬制成的前置框架40A和40B形成在外絕緣框架38的兩側(cè)面上，框架38用樹(shù)脂制成并有一基本是矩形的形狀。處于同一平面上的三個(gè)導(dǎo)線(lead)42被提供在絕緣框架38的背面。
如圖4所示，電路板32基本上是一個(gè)矩形的板部件。用于聯(lián)接半導(dǎo)體激光器14的凹部44形成在電路板32的前側(cè)面。安置在凹部44的半導(dǎo)體激光器14的三個(gè)導(dǎo)線42被直接焊接到電路板32的焊接面的側(cè)面(在實(shí)施例中，在圖的下面)。相應(yīng)地，安放電路板32以便主掃描方向(X方向)可以和電路板面32A平行。主掃描方向與通過(guò)旋轉(zhuǎn)多棱鏡20進(jìn)行的主掃描對(duì)應(yīng)，包括在該激光器的輸出光的振動(dòng)方向的光軸。同時(shí)，該安裝可以導(dǎo)致子掃描方向(Y方向)垂直于電路板面32A。電路板面32A和X方向正交，X方向包括在該激光器的輸出光的振動(dòng)方向的光軸。通過(guò)使半導(dǎo)體激光器14關(guān)于電路板32的位置偏移最小化并保持上述最小的位置偏移，光軸可以容易地調(diào)整。在某些情況下，夾具可以用于定位和焊接。
在電路板32中，形成用于將電路板32聯(lián)接到基面30A的凸臺(tái)46的長(zhǎng)孔48，用于將彈性部件34和角部件36固定到電路板32上的安裝孔50，和用于夾具的夾具孔52。夾具孔52后面將描述。用于提供電源等的聯(lián)接器54提供在電路板32上。
現(xiàn)在描述用于固定安裝在電路板32上的半導(dǎo)體激光器14的彈性部件34。
在彈性部件34中，如圖5所示，向下彎曲的一對(duì)舌片58A和58B和壓片60形成在矩形的板部件56的中心部分。壓片60是用于將半導(dǎo)體激光器14的引線框40A和40B夾在舌片58A和58B的中間。
舌片58A有一從平板部件56向下傾斜的斜面62A，在斜面62A的端部彎成和平板部件56平行的水平部分64A，以及在水平部分64A的端部垂直向上彎曲的支持部分66A。舌片58B類似于舌片58A形成。
壓片60有一從平板部件56垂直向上伸出的支持部分68，一從支持部分68的端部彎成直角的水平部分70，以及一對(duì)按壓部分72A和72B。這對(duì)按壓部分72A和72B在水平部分70的端部的變寬部分的兩側(cè)垂直向下彎曲。該對(duì)按壓部分72A和72B在圖6所示的側(cè)視圖中呈現(xiàn)為半圓形。在半圓形的R面的尖端和舌片58A和58B的每個(gè)支持部分66A和66B之間形成一預(yù)定空間。
將一對(duì)舌片58A和58B的支持部分66A和66B之間的X方向的間隔和壓片60的一對(duì)按壓部分72A和72B之間的X方向的間隔的每一個(gè)設(shè)定成稍稍大于半導(dǎo)體激光器14的外部絕緣框38的寬度。
在平板部件56的兩端，形成用于將彈性部件34聯(lián)接到電路板32上的一對(duì)孔74。
如上所述構(gòu)建的彈性部件34將允許用于將安裝在電路板32上的半導(dǎo)體激光器14夾在中間。
特別地，該半導(dǎo)體激光器14的外絕緣框架38被插入到彈性部件34的舌片58A和58B的支持部分66A和66B之間的間隔和壓片60的按壓部分72A和72B之間的間隔中。結(jié)果，如圖6到8所示，半導(dǎo)體激光器14的前置框40A和40B分別被舌片58A和58B的支持部分66A和66B以及壓片60的按壓部分72A和72B所夾持。因?yàn)槭褂昧税雽?dǎo)體激光器14的前置框架40A和40B被彈性部件34所夾持的構(gòu)型，在固定半導(dǎo)體激光器14的同時(shí)，來(lái)自彈性部件34的負(fù)荷作用到由金屬制成的前置框架40A和40B的相對(duì)位置。而沒(méi)有主動(dòng)負(fù)荷作用在用樹(shù)脂制成的外部絕緣框架38上。即，通過(guò)用彈性部件34固定半導(dǎo)體激光器14，可以保護(hù)半導(dǎo)體激光器14中的光發(fā)射元件免受負(fù)面影響。
現(xiàn)在參考圖2描述角部件36和調(diào)節(jié)螺釘80。
角部件36有一中心部分82，后面要描述的調(diào)節(jié)螺釘80被旋入該部分的中心，以及聯(lián)接接觸部分84。在中心部分82的兩端聯(lián)接接觸部分84被彎曲并且低于中心部分一個(gè)臺(tái)階。
在每一聯(lián)接接觸部分84中，提供了孔86。外螺紋88被插在孔86中并旋在內(nèi)螺紋90中，外螺紋88是從電路板32的下面插在電路板32中的安裝孔50和彈性部件34的孔74中的。這樣將電路板32，彈性部件34，和角部件36集成在一起(參見(jiàn)圖9)。
提供在中心部分82的調(diào)節(jié)螺釘80的頭安置在中心部分82上，調(diào)節(jié)螺釘80的尖端80A向下突出。當(dāng)角部件36和電路板32和彈性部件34集成在一起時(shí)，調(diào)節(jié)螺釘80的尖端80A接觸彈性部件34的壓片60的頂面(參見(jiàn)圖6)。在光軸的調(diào)整中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘80沿垂直方向移動(dòng)，可以執(zhí)行對(duì)光軸Y方向的調(diào)整(以下，稱為Y調(diào)整)。通過(guò)角部件36內(nèi)調(diào)節(jié)螺釘80的尖端80A按壓壓片60的位置和通過(guò)彈性部件34中的位置在平面上看是相互對(duì)稱的。通過(guò)使負(fù)荷作用在壓片60的重力中心位置上，將負(fù)荷均勻地施加到半導(dǎo)體激光器14(前置框架40A和40B)上。
如圖2所示，用于安裝板的兩個(gè)凸臺(tái)提供在光盒30的基面30A上，凸臺(tái)的頂面平行于主掃描面。在每一凸臺(tái)46的頂面中，形成用于固定板的螺絲孔92。當(dāng)插在電路板32上的長(zhǎng)孔48中的螺釘94在螺絲孔94中旋進(jìn)時(shí)，電路板32變成和主掃描面平行并和凸臺(tái)46連在一起(參見(jiàn)圖9)。
調(diào)整光源光軸的方法現(xiàn)在描述光軸的調(diào)整和用于光軸調(diào)整的夾具。將描述調(diào)整夾具的示意結(jié)構(gòu)但不描述在X和Y方向滑動(dòng)調(diào)整夾具的機(jī)理。
如圖10所示，調(diào)整夾具100，主要有一XY板102，一θ板104，一支軸銷106，一固定銷108，和一對(duì)設(shè)定銷110A和110B。
支軸銷106，固定銷108，和設(shè)定銷110A和110B中的每一個(gè)均有一擴(kuò)大的頭部。當(dāng)銷從上面(從θ板104側(cè))在XY板102和θ板104層疊的狀態(tài)下插入時(shí)，每一銷的末端停止在一預(yù)設(shè)的位置。在設(shè)定銷110A和110B的末端，分別形成有直徑逐漸變小的錐形部分112A和112B，以便這些末端可以插到電路板32的夾具孔52中。
孔114A和114B形成在XY板102上，孔116A和116B形成在θ板104。當(dāng)將支軸銷106和固定銷108插到孔114A和114B和孔116A和116B時(shí)，XY板102和θ板104被可靠地固定(參見(jiàn)圖11和12)。
一對(duì)孔118A和118B形成在XY板102上。一對(duì)孔120A和120B形成在θ板104上。通過(guò)將設(shè)定銷110A和110B和在末端的錐形部分112A和112B插到形成在電路板32上的夾具孔52中，使調(diào)整夾具100和電路板32可以作為整體來(lái)操作。XY板102上每一孔118A和118B的直徑被設(shè)定為大于每一設(shè)定銷110A和110B的直徑。設(shè)定銷銷110A和110B在孔118A和118B中是可移動(dòng)的(參見(jiàn)圖14A)。θ板104上的每一孔120A和120B的直徑被設(shè)定為幾乎和每一設(shè)定銷110A和110B的直徑相等。
進(jìn)而，工具孔122A和122B形成在XY板102上，工具孔124A和124B形成在θ板104板上。在調(diào)整夾具100置于光源12上的狀態(tài)下，一工具可以從調(diào)整夾具100的上面插入并轉(zhuǎn)動(dòng)電路板32上的螺釘94。
下面將描述使用調(diào)整夾具100調(diào)整光源12的光軸的方法。
首先，沿X和Z方向調(diào)整光軸(以下，稱為X調(diào)整和Z調(diào)整)。特定地，XY板102和θ板104疊放。支軸銷106被插到孔116A和114A中。固定銷108被插到孔116B和114B以可靠固定XY板102和θ板104并設(shè)定調(diào)整夾具100。接著，一對(duì)設(shè)定銷110A和110B被插到θ板104上的孔120A和120B和XY板102上的孔118A和118B。錐形部分112A和112B被插到電路板32上的夾具孔52。這樣，可使夾具100和光源12整體移動(dòng)。
在這種狀態(tài)，調(diào)整夾具100沿X和Z方向和光源12移動(dòng)在一起。當(dāng)光軸到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，這一移動(dòng)停止。結(jié)果，光源12在X和Z方向被定位。
進(jìn)而，如果必須對(duì)光軸角θ進(jìn)行調(diào)整(以下，稱為θ調(diào)整)，則從孔114B和116B拔出固定銷108。電路板32和θ板104一起圍繞作為主掃描方向中心(旋轉(zhuǎn)軸)的支軸銷106僅轉(zhuǎn)動(dòng)θ(見(jiàn)圖14A和14B)，從而完成對(duì)半導(dǎo)體激光器14的輸出光的光軸的θ調(diào)整。
在這一情形中，設(shè)定銷110A和110B可靠地插在孔120A和120B中。這些銷在孔118A和118B中是可移動(dòng)的。θ板104和電路板32相對(duì)于XY板102一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
工具從調(diào)整夾具100的工具孔124A(124B)和122A(122B)插入，螺釘94被旋緊。用這種方式，可以調(diào)整光源12的X，Z和θ方向的光軸。
這時(shí)，支軸銷106定位在半導(dǎo)體激光器14(參見(jiàn)圖12和13)的光發(fā)射點(diǎn)P，這樣可以避免X和Z方向從已調(diào)整狀態(tài)的位置偏離。這樣，在不需要返回之前處理的情況下，即可以完成調(diào)整。在調(diào)整過(guò)程中，可以首先進(jìn)行θ調(diào)整，然后，進(jìn)行X調(diào)整和Z調(diào)整。
然后，當(dāng)進(jìn)行Y方向的調(diào)整時(shí)(以下，稱為Y調(diào)整)，該調(diào)整的完成如下。從光源12上取下調(diào)整夾具100。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘80以垂直移動(dòng)尖端80A。被尖端80A按壓的彈性部件34的壓片60發(fā)生位移。這里一個(gè)要求是保持預(yù)先執(zhí)行的調(diào)整(X，Z和θ調(diào)整)狀態(tài)。下面將參考圖15的Y調(diào)整概念圖解描述在這種情況中的半導(dǎo)體激光器14的移動(dòng)。
圖15示出通過(guò)旋轉(zhuǎn)該調(diào)節(jié)螺釘80使該半導(dǎo)體激光器14稍稍向下移動(dòng)的狀態(tài)。半導(dǎo)體激光器14直接安裝在電路板32上。雖然調(diào)節(jié)了彈性，但是半導(dǎo)體激光器14可以自由地由舌片58A和58B以及壓片60在垂直方向上所支撐，所述舌片和壓片被構(gòu)造為將半導(dǎo)體激光器14的引線框40A和40B夾在中間。通過(guò)形成R形狀的每一壓片60的按壓部分72A和72B，不考慮壓片60的彈性變形狀態(tài)，按壓部分72A和72B和引線框40A和40B的頂面點(diǎn)接觸(點(diǎn)壓)。不考慮彈性形變，舌片58A和58B可以保證這些部分(線容納部分)的水平狀態(tài)，這些部分支撐支撐部分66A和66B的引線框40A和40B的底面。相應(yīng)地，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘80半導(dǎo)體激光器14在垂直方向移動(dòng)同時(shí)保持水平狀態(tài)。尤其是，在本發(fā)明的光學(xué)掃描儀中，對(duì)于在Y方向的移動(dòng)范圍，標(biāo)稱的大約±1mm對(duì)光敏元件是足夠的。在半導(dǎo)體激光器14自身中，光學(xué)系統(tǒng)±0.2mm的光敏性是足夠的。即使當(dāng)半導(dǎo)體激光器14直接安裝在電路板32上時(shí)，可以承受導(dǎo)線42的變形并在沒(méi)有使焊料爆裂的情況下完成Y調(diào)整。
在本實(shí)施例中雖然半導(dǎo)體激光器14置于光源12的電路板32的X方向的中央部分，半導(dǎo)體激光器14可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求安置于光學(xué)盒30中的任意位置。例如，如圖16所示，半導(dǎo)體激光器14可以置于電路板32的X方向的一端側(cè)。通過(guò)將半導(dǎo)體激光器14置于電路板32的任意位置，可以選擇附于光學(xué)盒30的最佳的位置和形狀。
將半導(dǎo)體激光器14附到本實(shí)施例的光源12上用于引導(dǎo)輸出光的光軸平行于電路板32。電路板32附到光學(xué)盒30的底面30A上以便平行于底面30A，這樣使光軸的調(diào)整容易地進(jìn)行。
電路板32附到光學(xué)盒30的底面30A上，和電路板32附到光學(xué)盒30的外壁30B上的情況比較，可降低光學(xué)盒30的高度H2(參見(jiàn)圖1)(H1＞H2(參見(jiàn)圖19)。在將電路板32附到外壁30B的情況下，將外壁30B的高度H1(參見(jiàn)圖19)確定為大于電路板32的長(zhǎng)度以便避免光軸的調(diào)整受到與電路板32接觸的干擾。
進(jìn)而，采用將光源12(電路板32)附到底面30A上的構(gòu)型。和電路板32附到光學(xué)盒的側(cè)壁30B上的構(gòu)型相比，由溫度的升高引起的變形導(dǎo)致的光軸的偏離被消除。理由如下。光學(xué)盒30的底面30A用螺絲固定到主體框架。當(dāng)光學(xué)盒30由于光學(xué)盒和主體框架的熱膨脹系數(shù)的不同而變形時(shí)，側(cè)壁30B將變形更大。其部分高于底面30A的側(cè)壁30B通過(guò)用螺絲固定到主體框架上可限制其變形。
進(jìn)而，同樣在進(jìn)行光軸的調(diào)整時(shí)，只要拿去光學(xué)盒的蓋，就可以完成所有光學(xué)盒的調(diào)整。具體地，只要將調(diào)整夾具100設(shè)置于光源12上并從上面移開(kāi)XY板102和θ板104，即可以執(zhí)行X調(diào)整，Z調(diào)整和θ調(diào)整。只要從上面拿走調(diào)整夾具100并旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘80，即可以執(zhí)行Y調(diào)整。通過(guò)這種方式，提高了光軸調(diào)整的可操作性。
進(jìn)而，因?yàn)楣庠?2被置于幾乎被蓋所密封的光學(xué)盒30中，即使在使用低成本發(fā)光器件開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器14的情況下，也可以避免由于半導(dǎo)體激光器14上的灰塵粘附和半導(dǎo)體激光器14的靜電破壞造成的圖像質(zhì)量的變差?？梢杂玫统杀镜墓庠?2完成高圖像質(zhì)量的光學(xué)掃描。
因?yàn)槭褂昧擞脢A具100和調(diào)節(jié)螺釘80調(diào)整光軸的構(gòu)型，減少了光源12所必需的部件的數(shù)目?？梢垣@得校低成本的光源12。
第二實(shí)施例現(xiàn)在將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光源。使用同樣的參考數(shù)字來(lái)標(biāo)示與第一實(shí)施例中的類似的部件，并且將不再詳細(xì)描述它們。
如圖17所示，用于光源130的半導(dǎo)體激光器14A的外觀為金屬圓柱形半導(dǎo)體激光器。在半導(dǎo)體激光器14A中，除去輸出束窗口132的玻璃蓋片旨在減少成本。在第二個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器14A被用作一種發(fā)光器件開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器。
使用半導(dǎo)體激光器14A以便將其插在LD插座134中，LD插座134由彈性部件34A所固定。
在彈性部件34A中，用于固定LD插座134的通孔138A和138B形成在中心部分136，如圖18所示。中心部分136經(jīng)由橋部分142A和142B聯(lián)接到兩側(cè)140A和140B。
適合壓入彈性部件34A的通孔138A和138B中的LD插座134的引線經(jīng)由彈性印刷電路(FPC)144連到電路板32上。
在如上所述構(gòu)造的光源130中，通過(guò)使用調(diào)整夾具100，X調(diào)整，Z調(diào)整，以及必要時(shí)θ調(diào)整都可以以類似于第一實(shí)施例的方式來(lái)執(zhí)行。
在進(jìn)行Y調(diào)整的情形中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)角部件36的調(diào)節(jié)螺釘80，對(duì)稱放置的橋部142A和142B剛好彈性形變。這樣，可以保持彈性部件34A的中心部分136(半導(dǎo)體激光器14)的水平狀態(tài)。
結(jié)果，可以產(chǎn)生類似于第一實(shí)施例的效果。
根據(jù)本發(fā)明，即使該光學(xué)掃描儀使用發(fā)光器件開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器，也可以執(zhí)行高圖像質(zhì)量的光學(xué)掃描。方便了光軸的調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描儀，包括半導(dǎo)體激光器；電路板，其上面安裝有半導(dǎo)體激光器；偏轉(zhuǎn)器，用于偏轉(zhuǎn)發(fā)自半導(dǎo)體激光器的激光束；圖像形成光學(xué)系統(tǒng)，用于通過(guò)由偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的激光束在光敏元件上形成圖像；具有聯(lián)接面的光學(xué)盒，所述電路板聯(lián)接至該聯(lián)接面，其中半導(dǎo)體激光器的激光束的輸出方向?yàn)檠仉娐钒宓姆较颍⑶以摪雽?dǎo)體激光器的光軸的調(diào)整是通過(guò)沿該聯(lián)接面移動(dòng)電路板而實(shí)現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描儀，其中通過(guò)沿聯(lián)接面移動(dòng)電路板對(duì)上述激光束的光軸方向和主掃描方向進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)掃描儀，其中，通過(guò)沿上述聯(lián)接面移動(dòng)上述電路板來(lái)對(duì)在包括上述激光束的上述主掃描方向的平面內(nèi)的光軸的輸出角進(jìn)行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)掃描儀，其中對(duì)上述激光束的子掃描方向的光軸調(diào)整通過(guò)相對(duì)于上述電路板移動(dòng)上述半導(dǎo)體激光器進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)掃描儀，其中上述半導(dǎo)體激光器包括三條置于一個(gè)平面內(nèi)的引線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)掃描儀，其中上述光學(xué)盒包括一個(gè)光源，該光源包括半導(dǎo)體激光器，電路板、彈性固定激光器的彈性部件，和一角部件，用于調(diào)整發(fā)自半導(dǎo)體激光器的輸出光束的光軸的一個(gè)方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)掃描儀，其中上述光學(xué)盒包括一個(gè)基面，該基面被提供有用以聯(lián)接上述電路板的兩個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)的一個(gè)面可以被制成與上述主掃描面平行，且通過(guò)螺紋聯(lián)接將所述電路板擰到上述凸臺(tái)上，可以將上述電路板處理成和主掃描面平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)掃描儀，其中上述半導(dǎo)體激光器不包括光束輸出窗口的玻璃蓋片，并且上述半導(dǎo)體激光器可以用彈性部件經(jīng)由LD插座固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)掃描儀，其中上述電路板包括一個(gè)面和一個(gè)焊接面，在該電路板內(nèi)形成一用于聯(lián)接上述半導(dǎo)體激光器的凹面，且通過(guò)將容納在該凹面內(nèi)的上述半導(dǎo)體激光器的三引線焊接到該焊面上，可使激光器的輸出束的主掃描方向和電路板的該一個(gè)面平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)掃描儀，其中上述彈性部件被制成板型，且在其中心包括彎曲形成的一對(duì)舌片和配合該舌片將半導(dǎo)體激光器的引線框夾在中間的壓片。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)掃描儀，其中上述電路板包括用于調(diào)整夾具的聯(lián)接部分，并且將上述調(diào)整夾具聯(lián)接到聯(lián)接部分能使上述調(diào)整夾具和上述光源整體移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)掃描儀，其中，彈性部件包括一中心部分，一對(duì)邊側(cè)部分，至少一個(gè)聯(lián)接中心部分和邊側(cè)部分的橋部，在中心部分形成有一固定LD插座的通孔，上述橋部是彈性可變形的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)掃描儀，其中半導(dǎo)體激光器被容納于電路板中，用以將激光器的輸出束的子掃描方向設(shè)置成垂直于該電路板的所述一個(gè)面。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描儀，其中所述角部件包括中心部分，和通過(guò)彎曲該中心部分的兩端而形成的一對(duì)接觸部分，該光學(xué)掃描儀進(jìn)一步包括一待被旋入中央部分的調(diào)節(jié)螺釘。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描儀，其中上述壓片包括一支撐部分，一從支撐部分的末端彎曲成直角的水平部分，一對(duì)按壓部分，其每一個(gè)通過(guò)彎曲該水平部分的一端處的寬部的兩端的每一個(gè)而得到，每一按壓部分制成半圓形，且每一按壓部分的弧被設(shè)置為與所述舌片的支撐部分具有一間隔。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)掃描儀，其中，在每一接觸部分中形成一孔，旋緊上述電路板和彈性部件能使電路板、彈性部件和角部件整體組裝。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)掃描儀，其中上述調(diào)節(jié)螺釘包括一頭部和尖部，且上述電路板、彈性部件和角部件的整體組裝使調(diào)節(jié)螺釘?shù)募獠拷佑|到彈性部件的壓片的一個(gè)面。
全文摘要
一種公開(kāi)的光學(xué)掃描儀，通過(guò)沿光學(xué)盒的基面移動(dòng)電路板來(lái)調(diào)整光軸，在該電路板上安裝有發(fā)光裝置開(kāi)放型半導(dǎo)體激光器。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的光學(xué)掃描，將電路板附著于光學(xué)盒的基面上。本發(fā)明提供開(kāi)放型的發(fā)光單元，其中半導(dǎo)體激光器置于光學(xué)盒中，該光學(xué)盒幾乎被蓋密封以避免灰塵的粘附、靜電破壞以及圖像質(zhì)量的變壞。
文檔編號(hào)H04N1/024GK1506711SQ03153540
公開(kāi)日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者前田輝夫, 三上敬一, 一 申請(qǐng)人:富士施樂(lè)株式會(huì)社