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或數(shù)字復(fù)印機的圖像記錄儀器。
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(參見圖20)發(fā)出的激光束被準直透鏡206變成平行光。該激光束被圓柱透鏡208進一步線性聚集到旋轉(zhuǎn)棱鏡210的反射面上。反射光穿過圖像形成透鏡212和反射鏡214落在沒有示出的光敏鼓上。通過由旋轉(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插進一形成在光學(xué)盒216的側(cè)壁216A上的未示出的開口內(nèi)。電路板218被固定到多個用于附件(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)出的同時對光源202進行光軸調(diào)整時，時，沿與光軸(Z方向)正交的X方向和Y方向?qū)庠?02(電路板218)進行調(diào)整。當(dāng)激光束的光軸和準直透鏡206的光軸相互一致時，螺絲222被旋緊。接著，沿光軸方向(Z方向)移動準直透鏡206。通過準直透鏡206的激光束變成平行光。當(dāng)在光敏元件上獲得聚焦時，準直透鏡206被固定。
下面，參考圖21詳細描述另一光源的光軸調(diào)整(例如，日本專利申請公開(JP-A)第64-6917號，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)字標注，并且不再詳細描述它們。
光源230有兩個支撐部件構(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，第一支撐部件236變?yōu)樵谙鄬τ诨?32的垂直方向(Y方向)和橫向(X方向)內(nèi)兩個自由度可移動。通過旋緊螺絲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，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。通過旋轉(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。
圖像記錄機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。從這一點出發(fā)，提供光學(xué)掃描儀(擴張域光學(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應(yīng)的方向移動。相應(yīng)地，因為根據(jù)掃描角的用在光通量中的激光束不同，激光束的強度分布對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張域光學(xué)掃描儀的構(gòu)型。特定地，如圖22和23所示，擴張域掃描儀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(參見圖23)進行了一個調(diào)整，該調(diào)整是通過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)是通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘256來實現(xiàn)的。
在近年來，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)光器件開放型半導(dǎo)體激光器(例如，JP-A第6-77604號)。
在常規(guī)技術(shù)1和2中公開的每一種光軸的調(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，在光軸方向移動準直透鏡206以便進行在光軸方向(Z方向)的調(diào)整。
在常規(guī)技術(shù)2中，光軸通過在XY平面內(nèi)調(diào)整第一支撐部件236來匹配光軸。光軸方向的調(diào)整必須通過在Z方向移動第二支撐部件240執(zhí)行。進而，光源需要第一支撐部件236和第二支撐部件240的兩個板和大量的導(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，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(參見圖19)總是設(shè)成高于光源202的電路板218的高度h1(參見圖19)。因為光源202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。
因為光學(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。因為這些灰塵阻擋激光束，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)置的準直透鏡206上的情況被相互比較。當(dāng)灰塵270粘到準直透鏡206上時，因為激光束轉(zhuǎn)換成平行光(具有直徑фX的光通量)，灰塵270對激光束的影響是фd/фX。當(dāng)灰塵270粘到玻璃蓋片面272上時，激光擴展角的影響發(fā)揮作用并且對激光束的影響(фD1/фX)很大。因為光敏元件上的缺點相應(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)光器件開放型半導(dǎo)體激光器時，非常需要蓋。然而，聯(lián)接蓋則消除了費用降低的優(yōu)勢。
進而，當(dāng)光源202暴露到光學(xué)盒216的外面時，存在這樣的情況，即在組裝和維護期間操作者錯誤地接觸電路板218會使半導(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重的麻煩。
圖25是表示一種狀態(tài)的圖，在這個狀態(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)部的溫度由于馬達和工作著的電路，滑動部分等產(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，正在升高的溫度將引起整個光學(xué)盒216的向上像一個鼓型的變形，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，在激光束到達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，且通過沿聯(lián)接面移動電路板，調(diào)整半導(dǎo)體激光器的光軸。
下面將簡單地描述本發(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。因為半導(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，僅通過移動電路板就可以調(diào)整焦點并且調(diào)整很方便。
因為激光束的輸出方向沿電路板，上述電路板(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€光學(xué)盒小型化。
因為光學(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，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)明的第一實施例的電路板的透視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實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)明的第一實施例的調(diào)準夾具的分解透視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的將調(diào)準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)明的第一實施例的將調(diào)準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)明的第一實施例的將調(diào)準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)明的第一實施例的在調(diào)準夾具做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)明的第一實施例的在調(diào)準夾具做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)明的第二實施例的光源的透視圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的第二實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)生的影響的說明圖。
圖25是熱變形對光軸的影響的說明圖。
具體實施例方式
下面將參考圖1到16描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)掃描儀和光軸的調(diào)準。
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)出的激光束被準直透鏡16變?yōu)槠叫泄馐?。該激光束被柱面透鏡18進一步線性匯聚到旋轉(zhuǎn)多棱鏡20的反射面。該反射光通過圖像形成透鏡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。檢測鏡26把旋轉(zhuǎn)多棱鏡20的部分反射光引導(dǎo)到掃描開始信號檢測器28，然后作為掃描開始信號傳輸?shù)焦庠?2的半導(dǎo)體激光器14。半導(dǎo)體激光器14接收該掃描開始信號并開始寫調(diào)制過程。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、和用于對發(fā)自半導(dǎo)體激光器14的輸出光的光軸進行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用樹脂制成并有一基本是矩形的形狀。處于同一平面上的三個導(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的三個導(dǎo)線42被直接焊接到電路板32的焊接面的側(cè)面(在實施例中，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。主掃描方向與通過旋轉(zhuǎn)多棱鏡20進行的主掃描對應(yīng)，包括在該激光器的輸出光的振動方向的光軸。同時，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方向的光軸。通過使半導(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46的長孔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，以及一對按壓部分72A和72B。這對按壓部分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的每個支持部分66A和66B之間形成一預(yù)定空間。
將一對舌片58A和58B的支持部分66A和66B之間的X方向的間隔和壓片60的一對按壓部分72A和72B之間的X方向的間隔的每一個設(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。因為使用了半導(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，來自彈性部件34的負荷作用到由金屬制成的前置框架40A和40B的相對位置。而沒有主動負荷作用在用樹脂制成的外部絕緣框架38上。即，通過用彈性部件34固定半導(dǎo)體激光器14，可以保護半導(dǎo)體激光器14中的光發(fā)射元件免受負面影響。
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臺階。
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，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(參見圖6)。在光軸的調(diào)整中，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘80沿垂直方向移動，可以執(zhí)行對光軸Y方向的調(diào)整(以下，稱為Y調(diào)整)。通過角部件36內(nèi)調(diào)節(jié)螺釘80的尖端80A按壓壓片60的位置和通過彈性部件34中的位置在平面上看是相互對稱的。通過使負荷作用在壓片60的重力中心位置上，將負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，用于安裝板的兩個凸臺提供在光盒30的基面30A上，凸臺的頂面平行于主掃描面。在每一凸臺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上的長孔48中的螺釘94在螺絲孔94中旋進時，電路板32變成和主掃描面平行并和凸臺46連在一起(參見圖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方向滑動調(diào)整夾具的機理。
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中的每一個均有一擴大的頭部。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，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，XY板102和θ板104被可靠地固定(參見圖11和12)。
一對孔118A和118B形成在XY板102上。一對孔120A和120B形成在θ板104上。通過將設(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中是可移動的(參見圖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。
在這種狀態(tài)，調(diào)整夾具100沿X和Z方向和光源12移動在一起。當(dāng)光軸到達預(yù)定位置時，這一移動停止。結(jié)果，光源12在X和Z方向被定位。
進而，如果必須對光軸角θ進行調(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θ(見圖14A和14B)，從而完成對半導(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中是可移動的。θ板104和電路板32相對于XY板102一起轉(zhuǎn)動。
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，支軸銷106定位在半導(dǎo)體激光器14(參見圖12和13)的光發(fā)射點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)整過程中，可以首先進行θ調(diào)整，然后，進行X調(diào)整和Z調(diào)整。
然后，當(dāng)進行Y方向的調(diào)整時(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。
圖15示出通過旋轉(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的頂面點接觸(點壓)。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在垂直方向移動同時保持水平狀態(tài)。尤其是，在本發(fā)明的光學(xué)掃描儀中，對于在Y方向的移動范圍，標稱的大約±1mm對光敏元件是足夠的。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，可以承受導(dǎo)線42的變形并在沒有使焊料爆裂的情況下完成Y調(diào)整。
在本實施例中雖然半導(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(參見圖1)(H1＞H2(參見圖19)。在將電路板32附到外壁30B的情況下，將外壁30B的高度H1(參見圖19)確定為大于電路板32的長度以便避免光軸的調(diào)整受到與電路板32接觸的干擾。
進而，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，側(cè)壁30B將變形更大。其部分高于底面30A的側(cè)壁30B通過用螺絲固定到主體框架上可限制其變形。
進而，同樣在進行光軸的調(diào)整時，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。通過這種方式，提高了光軸調(diào)整的可操作性。
進而，因為光源12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。
因為使用了用夾具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。可以獲得校低成本的光源12。
第二實施例現(xiàn)在將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光源。使用同樣的參考數(shù)字來標示與第一實施例中的類似的部件，并且將不再詳細描述它們。
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。在第二個實施例中，半導(dǎo)體激光器14A被用作一種發(fā)光器件開放型半導(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，通過使用調(diào)整夾具100，X調(diào)整，Z調(diào)整，以及必要時θ調(diào)整都可以以類似于第一實施例的方式來執(zhí)行。
在進行Y調(diào)整的情形中，通過旋轉(zhuǎn)角部件36的調(diào)節(jié)螺釘80，對稱放置的橋部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為沿電路板的方向，并且該半導(dǎo)體激光器的光軸的調(diào)整是通過沿該聯(lián)接面移動電路板而實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描儀，其中通過沿聯(lián)接面移動電路板對上述激光束的光軸方向和主掃描方向進行調(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，通過沿上述聯(lián)接面移動上述電路板來對在包括上述激光束的上述主掃描方向的平面內(nèi)的光軸的輸出角進行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項權(quán)利要求所述的光學(xué)掃描儀，其中對上述激光束的子掃描方向的光軸調(diào)整通過相對于上述電路板移動上述半導(dǎo)體激光器進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項權(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平面內(nèi)的引線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項權(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)盒包括一個基面，該基面被提供有用以聯(lián)接上述電路板的兩個凸臺，該凸臺的一個面可以被制成與上述主掃描面平行，且通過螺紋聯(lián)接將所述電路板擰到上述凸臺上，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面和一個焊接面，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。
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，一對邊側(cè)部分，至少一個聯(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，和通過彎曲該中心部分的兩端而形成的一對接觸部分，該光學(xué)掃描儀進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，一對按壓部分，其每一個通過彎曲該水平部分的一端處的寬部的兩端的每一個而得到，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面。
全文摘要
一種公開的光學(xué)掃描儀，通過沿光學(xué)盒的基面移動電路板來調(diào)整光軸，在該電路板上安裝有發(fā)光裝置開放型半導(dǎo)體激光器。為了實現(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H04N1/024GK1506711SQ03153540
公開日2004年6月23日 申請日期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 申請人:富士施樂株式會社