CN1611986A - 多光束光源单元，激光扫描装置和装配方法 - Google Patents

Abstract

一种多光束激光扫描装置，其中能够容易地校准多个激光光束的位置，因此改进了可操作性能和生产效率。该多光束激光扫描装置包括一个多光束光源单元，其具有一个包括用于发射多个激光光束的激光二极管的二极管单元，一个用于支撑二极管单元的旋转元件，和一个用于旋转地支撑旋转元件的固定元件。旋转元件按照一个预定的角度转动，以校准多个激光光束的位置，并且被固定到固定元件上。激光光束的位置在用于装配多光束光源单元的副装配线上调节。在主装配线上将已装配的多光束光源单元简单地安装到框架中，来完成激光扫描装置的装配。

Description

多光束光源单元，激光扫描装置和装配方法

技术领域

本发明涉及一种用于成像装置，如激光打印机或者数字复印机，的激光扫描装置。更具体地，本发明涉及一种用于形成使用多个激光光束同时写入多行的多光束激光扫描装置的改进的多光束光源单元、一种具有多光束光源单元的激光扫描装置，以及装配该激光扫描装置的方法。

背景技术

工业的最新发展已经在电照相的图像形成装置中产生能够使用多个激光光束同时写入多行的多光束激光扫描装置。这种电照相图像形成装置的一个例子是激光打印机。

多光束激光扫描装置同时扫描相互隔开的多个激光光束。如图1所示，多光束激光扫描装置包括多光束光源单元10、柱面透镜20、多角镜30、图像合成透镜(resulting lens)40、检测反射镜51、用于检测同步信号的光学传感器52、和用于容纳和支撑上述部件的框架60。

多光束光源单元10包括一个至少投射两束激光光束P1和P2的激光二极管11、一个固定激光二极管11的二极管支架12、一个控制激光二极管11的驱动的驱动电路板13、一个将从激光二极管11投射的多个激光光束转换成平行光束的准直透镜14、和一个与二极管支架12连接来支撑准直透镜14的透镜支架15。

从激光二极管11投射的两束激光光束P1和P2被准直透镜14准直成相互平行的光束，并且通过柱面透镜20聚焦在多角镜30的反射面上。然后，激光光束通过图像合成透镜40被引导到旋转鼓(未示出)的光感受体光感受体表面，以形成图像。

柱面透镜20线性地将激光光束P1和P2聚集到多角镜30的反射面上，因此防止在旋转鼓的光感受体上形成的点像由于多角镜30的表面倾斜而变形。图像合成透镜40由一个球面镜和一个复曲面透镜组成。复曲面透镜的表面之一形状好似圆环的一部分，使得其在不同的子午线具有不同的焦距。与柱面透镜20一样，图像合成透镜40防止点像在光感受体上变形。图像合成透镜40具有校正任何图像变形的附加功能，使得点像能够以恒定的速度在主扫描方向横跨光感受体被扫描。

两激光光束P1和P2由检测反射镜51在主扫描面的端部分离，并引导到位于相对侧的光传感器52。该激光光束由控制器(未示出)转换成写入的起始信号(commencement signal)，并且传输给激光二极管11。依照接收到的信号，激光二极管11调制激光光束P1和P2的写入。通过控制激光光束P1和P2写入的调制时间，激光二极管11能够控制形成在旋转鼓的光感受体上的静电潜像的写入起始点。

柱面透镜20、多角镜30、图像合成透镜40被固定在框架60的底部上。包围每个光学元件的框架60由盖子(未示出)关闭。

如图2所示，多光束光源10固定在框架60的侧壁60a上。

为了安装多光束光源单元10，首先将二极管支架12插入侧壁60a的开口60b中。调节光轴和准直透镜14的焦距后，透镜支架15被固定到二极管支架12上。

通过按照预定角度θ绕光轴旋转多光束光源单元10以校准激光光束P1和P2的垂直和水平位置。接着，二极管支架12用螺钉61与框架60的侧壁60a固定。

在通常的具有上述结构的多光束激光扫描装置中，多光束光源单元10被预先装配到框架60的侧壁60a上，并使用大的激光光束位置校准夹具按照一预定角度转动，以便校准激光光束的垂直和水平位置。在主装配线上装配激光扫描装置过程期间，在将多光束光源单元10完全固定到框架60上之前，进行激光光束的位置校准。然而，在主装配线上激光光束的附加操作降低了可操作性和生产率。

此外，另外需要提供校准从多光束光源单元10发射的激光光束的垂直和水平位置的设备。例如，必须提供足够大尺寸的激光光束位置校准夹具，以便在激光光束位置校准夹具上承载激光扫描装置。

发明内容

本发明已解决在现有技术中产生的上述问题，本发明的一个方面是提供一种能够在装配多光束光源单元的子装配线上校准激光光束位置的改进的多光束光源单元。

本发明的另一方面是提供一种多光束激光扫描装置以及装配该装置的方法，该装置包括一个能够容易地校准多个激光光束的位置的多光束光源单元，因此改进具有可操作性和生产率。

为了达到上述目的，提供一种多光束光源单元，其包括一个具有用于发射多个激光光束的激光二极管的二极管单元、一个用于支撑激光二极管的旋转部件、和一个用于旋转地支撑旋转部件的固定部件。旋转部件按照所选择的角度被转动，以便校准多个激光光束的位置，并且被固定到固定部件上。

旋转部件包括一个激光二极管被压配合入其中的压配合孔(press fit hole)和作为旋转中心的一个旋转空心轴(rotating boss)。固定部件包括一个具有所述旋转空心轴可旋转地插入其中的轴孔的第一部件和一个从第一部件垂直延伸的第二部件。

多光束光源单元包括一对螺钉，用于将已经被转动过以校准激光光束位置的旋转部件固定到固定部件的第一部件上。在这种连接下，旋转部件还包括一对其中可以接合一对螺钉的圆弧形长孔。

旋转部件在其一侧还包括一个齿轮部分(gear section)。该齿轮部分与激光光束位置校准夹具的一个使旋转部件转动的回转齿轮啮合。随着回转齿轮的旋转，旋转部件可以容易且精确地按照一预定角度被转动。

在旋转部件的两个相对侧设有两个齿轮部分。同时，激光光束位置校准夹具可以具有两个回转齿轮与相应的齿轮部分啮合。该机构消除了齿间隙并能够更精确控制旋转部件的旋转角度。

二极管单元包括一个驱动电路板，用于控制激光二极管的驱动。驱动电路板通过一个诸如螺钉的紧固装置与旋转部件连接。

根据本发明某种实施例的多光束光源进一步包括一个用于将从激光二极管发射的多个激光光束转换成平行光束的准直透镜，和一个用于支撑准直透镜的透镜支架。该透镜支架被放置在固定部件的第二部件内。

第二部件包括，在中心处的放置透镜支架的半圆形槽，和形成在半圆形槽两侧的多个孔，使得可以使用任何贯穿这些孔的紧固装置将第二部件固定到物体上。“物体”是指具有底部和侧壁并容纳激光扫描装置的每个构件的框架。

根据本发明的另一方面，提供一种多光束激光扫描装置，包括一个用于发射多束激光光束的多光束光源单元，一个扫描多个激光光束并在扫描平面(scanning plane)上形成图像的扫描/图像形成(image resulting)单元，和一个用于支撑多光束光源单元和扫描/图像形成单元的框架。多光束光源单元进一步包括一个具有至少两个激光光束投射部分的激光二极管、一个用于控制该激光二极管驱动的驱动电路板、一个用于支撑该激光二极管和该驱动电路板的旋转部件、和一个用于旋转地支撑该旋转部件的固定部件。旋转部件以一预定角度被转动以校准两个激光光束的位置，并且旋转部件被固定在固定部件上。

多光束光源单元安装并固定在框架的底部上。

扫描成像单元包括一个用于扫描多个从多光束光源单元投射的激光光束的多角镜，和一个用于将通过多角镜扫描的激光光束成像在扫描平面上的成像透镜。激光扫描装置包括一个用于将多个激光光束线性地聚集在多角镜的反射面上的柱状透镜，和一个同步信号检测单元。

为了制造这种多光束激光扫描装置，提供一种包括在副装配线上装配包括用于发射多个激光光束的激光二极管的多光束光源单元，和在主装配线上将该多光束光源单元安装在框架中的方法。在副装配线上装配多光束光源单元的步骤包括按照一预定角度转动激光二极管，以便校准从该激光二极管发射的多个激光光束的位置。

多光束光源单元包括一个用于支撑激光二极管的旋转部件，和一个用于旋转地支撑旋转部件的固定部件。使用激光光束位置校准夹具将旋转元件按照一预定角度转动，以校准激光二极管的位置，同时将固定元件固定到校准夹具上。

旋转部件包括一个形成在其圆周的一侧的齿轮部分。激光光束位置校准夹具有一个固定部分，用于固定多光束光源单元的固定部件，和一个与旋转部件的齿轮部分啮合的回转齿轮。随着回转部分的旋转，旋转部件按照一预定角度被转动。在旋转部件的两侧形成两个齿轮部分。激光光束位置校准夹具优选地具有两个回转齿轮，以便与两个相应的齿轮部分啮合。

根据本发明的某个实施例，为了装配多光束光源单元，在副装配线上进行激光光束的位置校准，并且在主装配线上将已装配好的多光束光源单元安装到框架中。因此，本发明的各种实施例能够简化和减小主装配线，并且能够容易和精确地校准激光光束的位置。

附图说明

本发明的上述方面和其他优点将通过下面结合附图的详细说明变得更加清楚，在附图中：

图1是说明现有多光束激光扫描装置的平面视图；

图2是说明图1的多光束激光扫描装置光源单元转动和固定的透视图；

图3A和3B是说明根据本发明的一个实施例的多光束光源的分解和装配视图；

图4是说明根据本发明的一个实施例的部分多光束光源单元的旋转部件的平面视图；

图5是说明根据本发明的一个实施例的部分多光束光源单元的旋转部件的另一个示例的平面视图；

图6A和6B是表示具有图5的旋转部件的多光束光源单元激光光束的位置校准；

图7是说明根据本发明的一个实施例的部分多光束光源单元的旋转部件的另一个示例的平面视图；和

图8是说明根据本发明的某个实施例具有多光束光源单元的激光扫描装置示例的平面视图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的各种实施例。

如图3A，3B和4所示，根据本发明，多光束光源100包括一个二极管单元110、一个旋转部件120、一个固定部件130和一个准直透镜装配组件140。

二极管单元110具有一个用于发射多个激光光束P1和P2(参见图8)的多光束半导体激光二极管111，和一个用于控制激光二极管111的驱动的驱动电路板112。

旋转部件120支撑激光二极管111和驱动电路板112，并能够在固定部件130上旋转。在旋转部件120的中心形成其中插入且固定激光二极管111的压配合孔121。旋转部件120在其顶表面的左侧和右侧具有一对圆弧形长孔122(图4)，且在其顶表面的上侧和下侧具有一对圆孔123。

用于将驱动电路板112连接到旋转部件120上的诸如螺钉的紧固装置(未示出)接合到圆孔123中。螺钉150被接合到圆弧形长孔122中，以将旋转部件120连接到固定部件130上。当螺钉150被稍微拧松时，圆弧形长孔122能够使旋转部件120在固定部件130上向前或向后转动。

旋转元件120还具有在其旋转中心的旋转空心轴125。旋转空心轴125从面对固定部件130的旋转部件120的表面突出一预定高度。

固定部件130旋转地支撑旋转部件120。固定部件130包括一个具有轴孔131a的第一部件131，其中轴孔131a中旋转地插入旋转空心轴125，和一个从第一部件131纵向地延伸的第二部件132。尽管在附图中未示出，但是该第一部件131具有与旋转部件120的圆孔123相应的孔。第二部件132在其中心具有一个其中放置准直透镜装配组件140的半圆形槽(semi-circular groove)133。在半圆形槽133的两侧形成多个孔134，以使第二部件132能够通过诸如螺钉的紧固装置固定到框架600上(参见图8)。

准直透镜装配组件140包括一个准直透镜141和一个用于支撑透镜141的筒形透镜支架142。准直透镜装配组件140位于形成在固定部件130的第二部件132上的半圆形槽133内。准直透镜装配组件140将从多光束激光二极管111发射的多激光光束转换成平行光束。

在根据本发明某个实施例的多光束光源单元100中，多光束激光二极管111被压配合到压配合孔121中，驱动电路板112被固定到旋转部件120的旋转空心轴125的相相反侧。准直透镜装配组件140置于固定部件130中。

借助于将螺钉150接合到旋转部件120的圆弧形长孔122中，将旋转部件120暂时地连接到固定部件130上，同时旋转部件120的旋转空心轴125被插入到固定部件130的轴孔131a中。

在临时连接的条件下，为了调节多个激光光束的位置，使用激光光束位置校准夹具，使旋转部件120在固定部件130上按照一预定角度转动。

在激光光束位置校准完成后，紧固螺钉150，以将旋转部件120固定在固定部件130上，于是，完成了多光源光源单元100的装配。

如图8所示，已装配的多光束光源单元100被移到主装配线上，以装配激光扫描装置。在框架600的底部610上安装多光束光源单元100。

在现有技术中，当已组装的多光束光源单元固定到框架的侧壁上，以完成激光扫描装置的装配时，在主装配线上进行激光光束的位置校准。因此，在主装配线上需要大型的激光光束位置校准夹具。根据本发明的某个实施例，激光光束的位置校准是在用于装配多光束光源单元100的副装配线上进行。激光光束位置校准是在多光束光源单元100装配期间进行。因为多光束光源单元100只是在主装配线上简单地安装到框架600的底部，所以在主装配线上不需要提供激光光束位置校准夹具，这样简化和最小化了装配激光扫描装置的设施。

图5是说明根据本发明某个实施例，作为多光束光源单元一部分的旋转元件的另一个示例的平面图。如图5所示，旋转部件220与旋转部件120的不同之处只是在其圆周的一侧具有一个齿轮部分210。提供齿轮传动部分210使旋转部件更容易地按照一预定角度被转动。齿轮部分210与激光光束位置校准夹具的回转齿轮700啮合。当回转齿轮700旋转时，旋转的部件700与激光二极管一起转动，以调节激光光束的位置。齿轮部分210可以是斜齿轮，涡轮或者任何其它形状的齿轮。

图6A和6B说明使用激光光束位置校准夹具，通过在前或后方向转动具有旋转部件220的多光束光源单元100，进行的激光光束的位置校准。如图6A和6B所示，多光束光源单元100设置在激光光束位置校准夹具上，使得旋转部件220的齿轮部分210与回转齿轮700啮合。参照图6A，当回转齿轮700顺时针旋转时，旋转部件220向逆时针方向转动。因为激光二极管111和驱动电路板112与旋转部件220结合在一起，所以激光二极管111也按照一预定的角度被转动，并完成对其激光光束的位置校准。此时，被固定到激光光束位置校准夹具上的固定部件130不能移动。图6B说明旋转部件220，该旋转部件220已经通过在逆时针方向上旋转回转齿轮700顺时针转动。

图7是说明根据本发明某个实施例，作为多光束光源单元一部分的旋转部件的另一个示例的平面视图。如图7所示，旋转部件320与旋转部件220的不同之处在于，在其圆周的两侧具有两个相对的齿轮部分321和322。在本实施例中，旋转部件320的齿轮部分321和322与设在激光光束位置校准夹具上的回转齿轮700和710啮合。两个回转齿轮能够防止由于齿轮齿隙引起的不稳定转动，并且能够精确地控制旋转部件320的转动角度。

图8是说明根据本发明的某个实施例具有多光束光源单元的激光扫描装置示例的平面视图。

如图8所示，使用如螺钉的紧固装置很容易将多光束光源单元100固定在框架600的底部610上。因为多光束光源单元100在完成激光光束位置校准后从副装配线上被传送到主装配线上，所以可以更有效地在主装配线上装配激光扫描装置。另外，形成扫描/成像单元的一个柱状透镜200、一个多角镜300和一个成像透镜400，以及形成同步信号检测单元的一个检测透镜510和一个光学传感器520被放置在框架600的底部610的适当位置上。

从多光束光源单元100发射的多个激光光束P1和P2通过柱状透镜200线性地被聚集在到多角镜300的反射面上，并在而后被多角镜300扫描。然后，激光光束借助眼成像透镜400被引向旋转鼓(未示出)的光接收器的表面，以形成图像。

根据本发明某个实施例的激光扫描装置的曝光过程与传统的曝光过程相同。然而，根据本发明某个实施例的激光扫描装置是通过在副装配线上完成激光光束位置校准后在主装配线将多光束光源单元100安装在框架上的上述方法装配的。

如上所述，本发明的某个实施例能够在用于装配多光束光源单元的副装配线上容易并精确地校准多个激光光束的位置。

因为在装配激光扫描装置的主装配线上不需要用于激光光束位置校准的大型夹具，所以能够简化且小型化主装配线的设施。

因此，本发明能够改进制造设施的可操作性和生产率。

尽管已经示意性地描述了本发明的某些实施例，但是本发明不过分地限于上述的结构或操作中。本领域的技术人员将可以理解在不脱离在所附权利要求书中所公开的本发明的范围和精神下，可以进行各种改进、添加以及替代。

Claims (17)

1.一种多光束光源单元，包括：

一二极管单元，包括用于发射多个激光光束的一激光二极管；

一旋转部件，用于支撑所述激光二极管；

一固定部件，用于旋转地支撑所述旋转部件，

其中所述旋转部件按照为校准所述多个激光光束的位置所选择的一角度被转动，并且而后被固定到所述固定部件上。

2.根据权利要求1所述的多光束光源单元，其中：

所述旋转部件包括所述激光二极管被压配合入其中的一压配合孔和做为一旋转中心的一旋转空心轴；和

所述固定部件包括具有所述旋转空心轴被旋转地插入其中的一轴孔的一第一部件和从所述第一部件垂直延伸的一第二部件。

3.根据权利要求2所述的多光束光源单元，其中：

一对螺钉被提供用于固定所述旋转部件，所述旋转部件已经被转动并被调节得适合所述固定部件的所述第一部件；和

所述旋转部件还包括所述螺钉对可以啮合于其中的一对圆弧形长孔。

4.根据权利要求2所述的多光束光源单元，其中所述旋转部件在其一侧还包括一齿轮部分，所述齿轮部分将与用于转动所述旋转部件的一激光光束位置校准夹具的一回转齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的多光束光源单元，其中所述旋转部件还包括处在所述齿轮部分的相对侧的另一个齿轮部分，所述另一个齿轮部分与所述激光光束位置校准夹具的另一个回转齿轮啮合。

6.根据权利要求2所述的多光束光源单元，其中所述二极管单元包括用于控制所述激光二极管的驱动的一驱动电路板，所述驱动电路板与所述旋转部件连接。

7.根据权利要求2所述的多光束光源单元，其中进一步包括：

一准直透镜，用于将从所述激光二极管发射的多个激光光束转换成平行光束；和

一透镜支架，用于支撑所述准直透镜，所述透镜支架被放置在所述固定部件的所述第二部件内。

8.根据权利要求7所述的多光束光源单元，其中所述第二部件包括处在其中心的用于容纳所述透镜支架的一半圆形槽，和处在所述半圆形槽两侧的多个孔，使得可以使用贯穿所述孔的任何紧固装置将所述第二部件固定到一物体上。

9.一种激光扫描装置，包括：

一多光束光源单元，用于发射多束激光光束；

一扫描/成像单元，用于扫描所述多个激光光束并在扫描平面上形成一图像；和

一框架，用于支撑所述多光束光源单元和所述扫描/成像单元，

所述多光束光源单元包括：

一激光二极管，具有至少两个激光光束投射部分；

一驱动电路板，用于控制所述激光二极管的驱动；

一旋转部件，用于支撑所述激光二极管和所述驱动电路板；和

一固定部件，用于旋转地支撑所述旋转部件，

其中所述旋转部件按照一预定角度被转动，以校准所述两个激光光束的位置，并且而后被固定在所述固定部件上。

10.根据权利要求9所述的多光束光源单元，其中所述光源单元被安装并固定在所述框架的底部上。

11.根据权利要求9所述的多光束光源单元，其中所述扫描/成像单元包括：

一多角镜，用于扫描从所述多光束光源单元投射的所述多个激光光束；和

一成像透镜，用于将被所述多角镜扫描的所述激光光束成像在所述扫描平面上，并且在其中

所述激光扫描装置包括：

一柱状透镜，用于将所述多个激光光束线性地聚集在所述多角镜的反射面上；和

一同步信号检测单元。

12.根据权利要求9所述的多光束光源单元，其中：

所述旋转部件包括所述激光二极管被压配合于其中的一压配合孔和做为一旋转中心的一旋转空心轴；

所述固定部件包括具有所述旋转空心轴旋转地插入其中的一轴孔的一第一部件和从所述第一部件垂直延伸的一第二部件；以及

所述多光束光源单元的所述固定部件的所述第二元件由多个紧固装置固定在所述框架的所述底部上。

13.根据权利要求12所述的多光束光源单元，其中所述多光束光源单元进一步包括

一准直透镜，用于将从所述激光二极管发射的多个激光光束转换成平行光束；和

一透镜支架，用于支撑所述准直透镜，所述透镜支架被放置在所述固定部件的所述第二部件内。

14.根据权利要求13所述的多光束光源单元，其中所述第二部件包括：

在其中心处用于容纳所述透镜支架的一半圆形槽，和在所述半圆形槽两侧的多个孔，使得可以使用贯穿所述孔的任何紧固装置将所述第二部件固定到一物体上。

15.一种用于制造多光束激光扫描装置的方法，包括

在一副装配线上装配包括用于发射多个激光光束的一激光二极管的一多光束光源单元；和

在一主装配线上将所述多光束光源单元安装在一框架中，

其中在所述副装配线上装配所述多光束光源单元的步骤包括按照一预定角度转动所述激光二极管，以校准从所述激光二极管发射的所述多个激光光束的位置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述多光束光源单元包括用于支撑所述激光二极管的一旋转部件，和用于旋转地支撑所述旋转部件的一固定部件，所述旋转部件按照一预定角度被转动，以校准所述激光二极管的位置，同时所述固定部件被固定到所述校准夹具上。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述旋转部件包括形成在其圆周的一侧的一齿轮部分，并且使用一激光光束位置校准夹具按照一个预定角度被转动，所述激光光束位置校准夹具具有用于固定所述多光束光源单元的所述固定部件的一固定部分，和与所述旋转部件的一齿轮部分啮合的一回转齿轮。

Images