CN1301418C - 多射束光源单元以及具有该结构的激光扫描单元 - Google Patents

Abstract

一种能使多个激光束之间的位置对齐变得容易从而提高装配效率和生产率的多射束激光扫描单元包括：发出多个激光束的激光二极管单元；支承二极管单元并能旋转至多个激光束之间基本对齐的位置的旋转部件；以可旋转方式支承旋转部件的固定部件；暂时连接部分，用于保持旋转部件和固定部件之间的连接状态，使得旋转部件能旋转但当其旋转至多个激光束之间对齐的位置时将不再容易旋转；以及将旋转部件固定于固定部件的固定部分。暂时连接部分包括：以凸出方式形成在旋转部件中心部分上的旋转凸台；形成于固定部件上、用于以可旋转地方式接收旋转凸台的凸台腔；以及在凸台腔内周的多个位置处弹性支承旋转凸台的外周的多个弹性肋。

Description

多射束光源单元以及具有该结构的激光扫描单元

技术领域

本发明涉及一种用于成像装置例如激光束打印机或数字复印机的激光扫描单元。尤其是本发明涉及一种具有改进结构的多射束激光扫描单元和多射束光源单元，它能够同时利用多个激光束记录多个线。

背景技术

最近发展的电子照相成像装置采用多射束激光扫描单元，利用多个激光束同时记录多个线。该装置的一个实例包括激光束打印机。多射束激光扫描单元同时扫描多个彼此间开的激光束。如图1所示，多射束激光扫描单元包括多射束光源单元10、柱形透镜20、多棱镜30、图像合成透镜40、用于检测同步信号的光学传感器52和检测镜51、以及用于安装和支承上述元件的框架60。

多射束光源单元10包括：激光二极管11，用于发出至少两个激光束P1和P2；二极管保持器12，用于固定激光二极管11；工作电路板13，用于控制激光二极管11的工作；准直透镜14，用于将激光二极管11发出的多个激光束转变成平行光；以及透镜保持器15，该透镜保持器15与二极管保持器12连接，用于支承准直透镜14。

由激光二极管11发出的两个激光束P1和P2通过准直透镜14而变成平行，并通过柱形透镜20照射在多棱镜30的反射表面上。由多棱镜30的表面反射的图像经过图像合成透镜40到达旋转鼓(未示出)的感光材料上。

柱形透镜20使激光束P1和P2线性聚光(condense)于多棱镜30的反射表面上，从而在旋转鼓的感光材料上形成点图像。该点图像并不会由于多棱镜30的表面倾斜度而变形。图像合成透镜40包括球面透镜和复曲面透镜。图像合成透镜40起到防止在感光材料上的点图像变形的功能，这与柱形透镜20的功能类似，且该图像合成透镜40改正图像，这样，点图像可以沿第一扫描方向以恒定速度扫描到感光材料上。

两个激光束P1和P2分别在第一扫描表面的端部通过检测镜51分开，并引入布置在第一扫描表面的相对侧上的光学传感器52上。然后，这两个激光束P1和P2通过控制器(来示出)转换成记录起始信号，并传递给激光二极管11，该激光二极管11通过接收该记录起始信号而开始两个激光束P1和P2的记录调制。通过调节两个激光束P1和P2的记录调制时序，可以控制形成于旋转鼓的感光材料上的静电潜像的记录起始位置。

柱形透镜20、多棱镜30和图像合成透镜40安装在框架60的底壁上。在光学部件安装于框架60上之后，通过盖体(未示出)密封框架60上部的开口。

多射束光源单元10安装在框架60的侧壁60a上，如图2所示。当多射束光源单元10安装在框架60上时，二极管保持器12***形成于侧壁60a上的开口60b中。在***多射束光源单元10之后，调节准直透镜14的焦距和光学轴线，并将透镜保持器15固定在二极管保持器12上。

通过旋转整个多射束光源单元10直到相对于光学轴线成预定角度(θ)，从而对激光束P1和P2之间的水平和垂直位置进行调节，之后，通过螺钉61将二极管保持器12固定在框架60的侧壁60a上。

不过，对于上述传统多射束激光扫描单元，通过旋转多射束光源单元10预定角度来对激光束之间的水平和垂直位置进行调节，多射束光源单元10只能暂时装配在激光扫描单元的框架60上。此外，需要增加另外的制造处理步骤，因为在激光扫描单元的装配线上，多射束光源单元10在固定的同时在激光扫描单元的框架60中旋转。因此对工作效率和生产率有不利影响。例如，制造设备变大和变复杂，因为用于通过多射束光源单元10调节激光束之间的水平和垂直位置的设备必须添加在主装配线上，而该调节设备是具有适于容纳激光扫描单元的合适尺寸的大型旋转调节器。最后，调节很难进行，因此工作效率降低。

发明内容

本发明的目的是至少解决上述问题和/或缺点，并提供至少下述优点。因此，本发明的目的是提供一种多射束光源单元以及具有该多射束光源单元的激光扫描单元，它们的结构进行了改进，并能够进行多个激光束之间的位置对齐，还能够在多射束光源单元的装配线中装配光源单元。

为了实现本发明的上述方面，提供了一种多射束光源单元，它包括：二极管单元，用于发出多个激光束；旋转部件，用于支承二极管单元，并旋转成使得多个激光束对齐；以及固定部件，用于以可旋转方式支承旋转部件。多射束光源单元还包括暂时连接部分，用于保持旋转部件和固定部件之间的连接状态。该连接状态保持成这样，即旋转部件可以很容易旋转，但是一旦多个激光束之间的位置对齐已经实现，将不能很容易地在该旋转位置进行旋转。多射束光源单元还包括固定部分，用于将旋转的旋转部件固定在固定部件上。

暂时连接部分包括：旋转凸台，该旋转凸台以凸出方式安装在旋转部件的中心部分上；凸台腔，该凸台腔形成于固定部件上，用于以可旋转地方式接收旋转凸台；以及多个弹性肋，用于在凸台腔内周的多个位置处弹性支承旋转凸台的外周。

根据本发明的实施例，四个弹性肋等间距地形成于凸台腔的内周上，且用于在弹性肋上产生弹性力的孔分别形成于这四个弹性肋的外周。

根据本发明的实施例，多个接触表面部分形成于旋转凸台的外周部分上，用于压缩至预定深度。多个接触表面部分与至少一个弹性肋接触。除了弹性肋和接触表面部分的区域，在凸台腔的内周和旋转凸台的外周之间保持预定间距。

根据本发明的实施例，二极管单元包括：多射束半导体激光二极管，该多射束半导体激光二极管有至少两个激光束发出部分；以及工作电路板，用于控制该激光二极管的工作。该工作电路板与旋转部件连接。

根据本发明的实施例，固定部分包括一对螺钉，该对螺钉从旋转部件固定在固定部件上，且旋转部件有弧形长孔，该对螺钉穿过该长孔。固定部件包括：第一部件，该第一部件有凸台腔；以及第二部件，该第二部件从第一部件垂直伸出，并有安装单元和一对附接部分。

根据本发明另一实施例的多射束光源单元包括：准直透镜，用于将由二极管单元发出的多个激光束转变成平行光；以及透镜保持器，用于固定该透镜。该透镜保持器安装在第二部件的安装单元上。

为了实现本发明的上述目的，多射束激光扫描单元包括：多射束光源单元，用于发出多个激光束；扫描/图像合成单元，用于通过扫描多个激光束而在扫描表面上形成图像；框架，用于支承该多射束光源单元和扫描/图像合成单元。优选是，该多射束光源单元包括：激光二极管，该激光二极管有至少两个激光束发出部分；以及工作电路板，用于控制激光二极管的工作。多射束激光扫描单元还包括旋转部件，用于支承激光二极管和工作电路板，并旋转至使多个激光束之间对齐的位置；固定部件，用于以可旋转的方式支承该旋转部件；以及暂时连接部分，用于保持在旋转部件和固定部件之间的连接状态。该连接状态保持成使得旋转部件能够很容易旋转，但是一旦实现在多个激光束之间的位置对齐，就不容易在该旋转位置旋转。多射束光源单元还包括固定部分，用于将旋转的旋转部件固定在固定部件上。

根据本发明的还一实施例，多射束光源单元固定安装在框架的底壁上。而且，扫描/图像合成单元包括：多棱镜，用于扫描从多射束光源单元发出的多个激光束；图像合成透镜，用于使通过多棱镜扫描的激光束形成于扫描表面上；以及柱形透镜，用于将多个激光束线性聚光在多棱镜的反射表面上；以及同步信号检测单元。

根据本发明的实施例，在多射束光源单元的装配线中进行多个激光束之间的位置对齐之后，多射束光源单元在主装配线中安装在框架的底壁上。因此，能够使扫描/图像合成单元的结构简化，还减小了装配线的尺寸。而且，通过使用本发明的实施例，可以容易和准确地进行激光束之间的位置对齐。

附图说明

通过下面结合附图的详细说明，可以更清楚本发明的上述目的和其它优点，附图中：

图1是示意表示传统多射束激光扫描单元的平面图；

图2是传统多射束光源单元的透视图，该光源单元安装在图1的多射束激光扫描单元的侧壁上；

图3A和3B分别是本发明实施例的多射束光源单元的分解图和装配图；

图4是根据本发明实施例的固定部件的节选透视图；

图5是根据本发明实施例的、在固定部件和旋转部件之间的连接状态的剖视图；

图6A和6B是根据本发明实施例的、布置在固定部件上的弹性肋的详细视图；

图7A和7B是根据本发明实施例的、布置在旋转部件上的旋转凸台的详细视图；

图8是图7B的旋转凸台在***图6B的凸台腔内之后的详细视图；

图9是根据本发明实施例的、具有多射束光源单元的激光扫描单元的平面图。

具体实施方式

下面将参考附图介绍本发明的实施例，附图中，相同元件给出相同的参考标号。在后面的详细说明中介绍的内容是为了帮助很好地理解本发明，而决不应当作为限制。显然，本发明的实施例也可以在没有所述内容的情况下实现。还有，为了简明，公知的功能或结构将省略。应当知道，在全部附图中，相同参考标号表示相同特征和结构。

如图3A和3B所示，多射束光源单元100包括：二极管单元110；旋转部件120；固定部件130；准直透镜组件140；暂时连接部分150，用于保持旋转部件120和固定部件130之间的暂时连接状态；以及固定部分160。

二极管单元110包括：多射束半导体激光二极管111，用于发出多个激光束P1和P2(如图9中所示)；以及工作电路板112，用于控制激光二极管111的工作。该激光二极管111安装在工作电路板112中。

旋转部件120支承激光二极管111和工作电路板112，并可相对于固定部件130旋转。如图7A和7B所示，凹入孔121以穿过方式通过旋转部件120的中心部分形成，激光二极管111推入并固定在该凹入孔121内；且一对弧形的长狭槽122分别形成于该旋转部件120的右侧和左侧，且一对圆形孔123分别形成于该旋转部件120的上侧和底侧。

该对圆形孔123是这样的孔，即紧固部件(未示出)例如螺钉可以穿过该孔固定，以便将工作电路板112固定在旋转部件120上。该对弧形的长狭槽122是这样的狭槽，即螺钉(即固定部分160)能够穿过该狭槽固定，以便将旋转部件120连接到固定部件130上。长狭槽122形成这样，即在固定部分160松弛固定的情况下，旋转部件120可以相对于固定部件130向前和向后旋转。

旋转部件120有旋转凸台125，该旋转凸台125起到旋转中心轴线的作用。旋转凸台125在旋转部件120的、对着固定部件130的表面上凸出预定高度。

固定部件130以可旋转方式支承旋转部件120。该固定部件130包括第一部件131，该第一部件131有凸台腔131a，旋转部件120的旋转凸台125以可旋转的方式***该凸台腔131a内。固定部件130还包括第二部件132，该第二部件132从该第一部件上垂直伸出。如图6A和6B所示，第一部件131在它的右侧和左侧有孔131b，该孔与旋转部件120的长狭槽122相对应。此外，第二部件132在它的中心部分有安装单元133(见图5)，该安装单元133形成为半圆形槽，用于安装准直透镜组件140。该第二部件132还包括附接部分134，该附接部分134有多个孔134a，用于利用紧固部件例如螺钉而将该第二部件固定在框架600(下面将参考图9更详细介绍)上。孔134a形成于安装单元133的两侧。

准直透镜组件140包括准直透镜141以及用于支承该透镜141的筒形透镜保持器142。该准直透镜组件140安装在形成于固定部件130的第二部件132上的安装单元133上。准直透镜组件140执行将由多射束激光二极管111发出的多个激光束转变成平行光的功能。

应当知道，暂时连接部分150保持旋转部件120和固定部件130之间的暂时连接状态，这样，旋转部件120很容易旋转，但是一旦多个激光束之间实现位置对齐，旋转部件120将不再容易运动。

暂时连接部分150包括：多个弹性肋151(图4和6B中所示)，用于在凸台腔131a的内周的多个位置弹性支承旋转凸台125的外周；以及旋转凸台125和凸台腔131a。

根据本发明的实施例，四个弹性肋151基本等间距或者成大约90度地形成于凸台腔131a的内周上，且用于在弹性肋151上产生弹性力的狭槽152分别形成于这四个弹性肋151的外侧(见图4、6A和6B)。如本领域技术人员所知，四个弹性肋151的特殊实例并不意味着进行限定，根据本发明的实施例，也可以提供更多或更少的弹性肋(例如三个或五个弹性肋)。

多个接触表面部分125a(图7B)形成于旋转凸台125的外周部分上。多个接触表面部分125a形成为预定深度h，如图7B所示。如图8所示，多个接触表面部分125a与多个弹性肋151接触，且在凸台腔131a的内周和旋转凸台125的外周之间保持预定间距d(除了弹性肋151和接触表面部分125a区域)。因此，旋转凸台125在凸台腔131a的内部自由旋转，但是一旦实现位置对齐，就将不再绕该位置运动。因此，在多个激光束之间的位置对齐可以很容易和精确地进行。

在根据本发明实施例的多射束光源单元100中，多射束激光二极管111推入旋转部件120的凹入孔121内并与该凹入孔121连接，且工作电路板112连接到与形成旋转部件120的旋转凸台125的表面相反的表面上。准直透镜组件140安装在固定部件130上并在安装单元133中。

固定部分160暂时连接旋转部件120(激光二极管111和工作电路板112与该旋转部件120连接)和固定部件130(准直透镜组件安装在该固定部件130上)，旋转部件120的旋转凸台125***固定部件130的凸台腔131a内。固定部分160穿过旋转部件120的弧形长孔122而固定。如图8所示，多个弹性肋151与旋转凸台125的接触表面部分125a弹性接触，支承旋转凸台125，因此，旋转凸台125保持暂时连接状态，一旦实现在激光束之间的位置对齐，将不再容易运动。优选是，该暂时连接状态为这样，即在没有外力的情况下不会发生旋转运动。

在该暂时连接状态下，旋转部件120利用夹具而相对于固定部件130旋转预先设置的预定角度，用于在多个激光束之间进行位置对齐，从而实现在激光束之间的位置对齐。

在激光束之间实现位置对齐之后，通过完全固定螺钉而将旋转部件120完全固定在固定部件130上，从而完成多射束光源单元100的装配。

在旋转部件120完全固定在固定部件130上之后，这时以前述方式完成装配的多射束光源单元100运动至激光扫描单元的主装配线上，然后安装在框架600的底壁610上，如图9所示。

如上所述，传统技术的对齐***和方法只有在多射束光源单元装配之后，且在主装配线中将多射束光源单元固定在框架侧壁上之后才使在激光束之间对齐。不过，根据本发明实施例，多射束光源单元100的对齐处理在与主装配分开的子装配中进行。这样装配的、对齐的多射束光源单元100再在主装配线中简单地安装在框架600的底壁610上，且在主装配线中并不需要用于在激光束之间进行位置对齐的传统大型夹具。因此，制造处理可以简化，且不需要大型设备(位置对齐夹具)。

图9是根据本发明实施例的、具有多射束光源单元100的激光扫描单元的平面图。如图9中所示，多射束光源单元100安装在框架600的底壁610上。多射束光源单元100的安装通过用紧固部件例如螺钉将固定部件130固定在底壁610上而以简单方式进行。特别是，因为多射束光源单元100在子装配线中完成激光束之间的位置对齐的情况下转移至主装配线，因此可以高效进行装配处理。

除了多射束光源单元100，柱形透镜200、多棱镜300、构成扫描/图像合成单元的图像合成透镜400、构成同步信号检测装置的检测镜510和光学传感器520都合适安装在框架600的底壁610上。

如上面详细所述，多个激光束P1和P2由多射束光源单元100发出，然后通过柱形透镜200而线性聚光在多棱镜300的反射表面上。然后，多个激光束P1、P2通过多棱镜300进行扫描。这使得图像通过图像合成透镜400形成于旋转鼓(未示出)的感光材料上。

激光扫描单元的曝光处理并不需要与传统技术不同。不过，根据本发明实施例形成的多射束激光扫描单元的特征在于：在多射束光源单元100的激光束之间的位置对齐在子装配线中完成，该光源单元100再转移至主装配线上，在装配处理时安装在框架上，从而在主装配线上省略了对齐步骤和设备。

由上述可知，根据本发明实施例，因为在激光束之间的位置对齐工作在多射束光源单元的装配处理过程中进行，因此可以以容易和准确的方式进行位置对齐工作。

此外，因为无需将在激光束之间进行位置对齐的传统大型夹具布置在激光扫描单元的主装配线上，因此可以减小主装配线的设备尺寸和复杂性。

根据本发明实施例，可以提高激光扫描单元的装配效率和生产率。

尽管已经参考本发明的特定优选实施例表示和说明了本发明，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离由权利要求确定的本发明精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行各种变化。因此，本发明实施例的所有这些合适变化、改变和等效替换都将落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种多射束光源单元，包括：

激光二极管单元，用于发出多个激光束；

旋转部件，用于支承该二极管单元并能够旋转至多个激光束之间基本对齐的位置；

固定部件，用于以可旋转方式支承旋转部件；

暂时连接部分，用于保持旋转部件和固定部件之间的连接状态，使旋转部件能旋转，但是当旋转部件旋转至多个激光束之间对齐的位置时，将不再容易旋转；以及

固定部分，用于将旋转的旋转部件固定在固定部件上，

其中，该暂时连接部分包括：

旋转凸台，该旋转凸台以凸出方式形成在旋转部件的中心部分上；

凸台腔，该凸台腔形成于固定部件上，用于以可旋转地方式接收旋转凸台；以及

多个弹性肋，用于在凸台腔内周的多个位置处弹性支承旋转凸台的外周。

2.根据权利要求1所述的单元，其中，

所述多个弹性肋基本等间距地形成于凸台腔的内周上；以及

用于在弹性肋上产生弹性力的多个孔，分别形成于该多个弹性肋的外周上。

3.根据权利要求2所述的单元，其中：该多个弹性肋包括四个弹性肋。

4.根据权利要求2所述的单元，其中，该暂时连接部分还包括：

多个接触表面部分，这些接触表面部分以预定深度形成于旋转凸台的外周部分上，用于与该多个弹性肋接触，其中，除了在弹性肋和接触表面部分之间，在凸台腔的内周和旋转凸台的外周之间保持预定间距。

5.根据权利要求1所述的单元，其中，该激光二极管单元包括：

多射束半导体激光二极管，该多射束半导体激光二极管有至少两个激光束发出部分；以及

工作电路板，用于控制该激光二极管的工作，且该工作电路板与旋转部件连接。

6.根据权利要求1所述的单元，其中，该固定部分包括：

至少一个螺钉，该螺钉将旋转部件固定在固定部件上，且旋转部件包括弧形长狭槽，该至少一个螺钉穿过该长狭槽。

7.根据权利要求6所述的单元，其中：所述至少一个螺钉包括两个螺钉。

8.根据权利要求1所述的单元，其中，该固定部件包括：

第一部件，该第一部件包括凸台腔；以及

第二部件，该第二部件从第一部件上垂直伸出，并有安装单元和一对附接部分。

9.根据权利要求8所述的单元，还包括：

准直透镜，用于将由激光二极管单元发出的多个激光束转变成平行光；以及

透镜保持器，用于固定该准直透镜，且该透镜保持器能够安装在第二部件的安装单元上。

10.一种多射束激光扫描单元，包括：多射束光源单元，用于发出多个激光束；扫描/图像合成单元，用于通过扫描多个激光束而在扫描表面上形成图像；框架，用于支承该多射束光源单元和扫描/图像合成单元，其中，该多射束光源单元包括：

激光二极管，该激光二极管有至少两个激光束发出部分；

工作电路板，用于控制激光二极管的工作；

旋转部件，用于支承激光二极管和工作电路板并能够旋转至多个激光束之间基本对齐的位置；

固定部件，用于以可旋转的方式支承该旋转部件；以及

暂时连接部分，用样保持在旋转部件和固定部件之间的连接状态，使旋转部件能旋转，但是当旋转部件旋转至多个激光束之间对齐的位置时，将不再容易旋转；以及

固定部分，用于将旋转的旋转部件固定在固定部件上，

其中，该暂时连接部分包括：

旋转凸台，该旋转凸台以凸出方式形成在旋转部件的中心部分上；

凸台腔，该凸台腔形成于固定部件上，用于以可旋转地方式接收旋转凸台；以及

多个弹性肋，用于在凸台腔内周的多个位置处弹性支承旋转凸台的外周。

11.根据权利要求10所述的单元，其中：该多射束光源单元固定安装在框架的底壁上。

12.根据权利要求11所述的单元，其中，该扫描/图像合成单元包括：

多棱镜，用于扫描从多射束光源单元发出的多个激光束；

图像合成透镜，用于使通过多棱镜扫描的激光束投射到扫描表面上；以及

柱形透镜，用于将多个激光束线性聚光在多棱镜的反射表面上；以及

同步信号检测单元。

13.根据权利要求10所述的单元，其中，

所述多个弹性肋基本等间距地形成于凸台腔的内周上；并且

用于在弹性肋上产生弹性力的多个孔形成于该多个弹性肋外周的相应部分上。

14.根据权利要求13所述的单元，其中：该多个弹性肋包括四个弹性肋。

15.根据权利要求13所述的单元，其中，该暂时连接部分还包括：

多个接触表面部分，这些接触表面部分以预定深度形成于旋转凸台的外周部分上，用于与该多个弹性肋接触，其中，除了在弹性肋和接触表面部分之间，在凸台腔的内周和旋转凸台的外周之间保持预定间距。

16.根据权利要求10所述的单元，其中，该固定部分包括：

至少一个螺钉，用于将旋转部件固定在固定部件上，且旋转部件包括弧形长狭槽，该至少一个螺钉穿过该长狭槽。

17.根据权利要求16所述的单元，其中：所述至少一个螺钉包括一对螺钉。

18.根据权利要求11所述的单元，其中，该固定部件包括：

第一部件，该第一部件包括凸台腔；以及

第二部件，该第二部件从第一部件上垂直伸出，并有安装单元和至少一个附接部分。

19.根据权利要求18所述的单元，还包括：

准直透镜，用于将由激光二极管单元发出的多个激光束转变成平行光；以及

透镜保持器，用于固定该准直透镜，且该透镜保持器安装在第二部件的安装单元上。

20.根据权利要求18所述的单元，其中：该至少一个附接部分包括一对附接部分。

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