專利名稱：元件、掃描裝置和成像裝置及固定連接元件的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學元件和用于固定連接該光學元件的方法和裝置，特別是涉及一種光學元件以及用于固定連接能夠降低布置在層結構中的光學元件變形的光學元件的方法和裝置。
背景技術：
在使用靜電復印方法的成像裝置，例如數(shù)字復印機和激光打印機中，從激光源發(fā)射的激光束由偏光單元進行偏振，以照射預先均勻充電的感光體，從而在該感光體上形成靜電潛像。利用調色劑將該靜電潛像顯影成調色劑圖像，并且將該調色劑圖像轉印至紙張上，從而輸出圖像。
在形成彩色圖像的情況下，使用靜電復印方法的成像裝置按照下述方式進行結構和控制。在紙張傳送方向上布置在一排的多個感光體由激光曝光，以在相應感光體上形成相應潛像。然后，將靜電潛像顯影成對應于感光體的相應顏色(黃色、品紅色、青色和黑色)的調色劑圖像。調色劑圖像轉印至紙張上，從而調色劑圖像逐一層疊，最終形成彩色圖像。該結構和控制已經(jīng)實現(xiàn)了利用多種顏色成像、提高了成像速度并且改進了圖像質量。
在執(zhí)行光學掃描以形成靜電潛像時，具有上述結構和控制的成像裝置使用多個光學元件。由于需要大空間以容納所述多個光學元件，從而需要增大用以執(zhí)行光學掃描的光學掃描裝置的尺寸，從而需要增大整個成像裝置的尺寸。
針對以上背景，已經(jīng)通過將光學元件(例如為相應顏色設置的成像透鏡)布置在層結構中而盡力節(jié)省空間。
用于在層結構中布置光學元件的背景技術使用透鏡支架，該透鏡支架用于在子掃描方向上在分層結構中一體地構造兩個成像透鏡。
支撐光學元件的背景方法將多個細長的光學元件逐一置放成其相對端部受到支承。光學元件之一包括在光學元件縱向上布置在中心的突起，另一光學元件包括布置在與該突起相對的位置上的接納凹陷。當置放光學元件時，光學元件通過突起和接納凹陷的接合而定位。

發(fā)明內容
本專利說明書說明了一種包括多個基準部件的光學元件，所述基準部件在垂直于光線入射面的第一側面上形成為具有平坦頂部的圓柱形形狀，以及用于固定連接該光學元件的方法和裝置。該方法包括以下步驟提供包括將光學元件置放于其中的特定位置的場所；向處于將光學元件置放于其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中，使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及固化粘結劑。該裝置包括用以向處于將光學元件置放其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑，以及用以將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中的機構；以及第一光源和第二光源，其分別用以使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲和構造成固化粘結劑。


將易于獲得對本公開及其許多附加優(yōu)點更完全的理解，因為通過結合附圖而參考隨后的詳細說明其變得更好理解，其中圖1是從第一透鏡面觀察的根據(jù)本發(fā)明實施例的光學元件的示意圖；圖2是從第二透鏡面觀察的圖1中光學元件的另一示意圖；圖3A、3B和3C是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例固定連接光學元件的方法的示意圖；圖4是固定連接光學元件的方法中所包括步驟的流程圖；圖5是用于說明從用于強制光學元件變形的光源發(fā)出的UV射線的聚光位置的示意圖；圖6是光學元件變形量變化的圖示；圖7是用于固定連接光學元件的裝置的總體結構的示意圖；圖8是具有根據(jù)本發(fā)明實施例固定連接的光學元件的光學掃描裝置的俯視圖；圖9是圖8中所示的光學掃描裝置的側視圖；圖10是具有根據(jù)本發(fā)明實施例固定連接的光學元件的另一光學掃描裝置的俯視圖；圖11是圖10中所示的光學掃描裝置的側視圖；以及圖12是包括根據(jù)本發(fā)明實施例的光學掃描裝置的成像裝置的總體結構的示意圖。
具體實施例方式
在說明附圖中示出的優(yōu)選實施例時，為了清楚起見采用了專用術語。然而，本專利說明書的公開將不局限于所選擇的專用術語，應當理解各個特定元件包括所有以類似方式工作的技術等同物?，F(xiàn)在參照附圖，特別是參照圖1和圖2，將對光學元件115進行說明，其中在多個附圖中相同附圖標記始終表示相同或者相應部件。
如圖1和2中所示，光學元件115包括第一透鏡面31a、第二透鏡面31b、轉印面(transfer surface)32a和32b、凸起33、凸緣34、安裝基準面35、外肋36、基準肋37和不完全轉印面38。
光學元件115由塑性材料形成細長形狀，其具有第一透鏡面31a和第二透鏡面31b。將第二透鏡面31b限制成光學元件115在其縱向中心具有厚部分。
轉印面32a和32b包括布置于在第一和第二透鏡面31a和31b之間延伸的相對側面處的平面，從而其在光線透射方向上彼此平行。轉印面32a設置有三個凸起33，各個凸起具有圓柱形突出形狀和平坦頂部。其中一個凸起33形成于轉印面32a縱向的中心。其他兩個凸起33形成于轉印面32a縱向的相應側部。轉印面32b包括不完全轉印面38，該不完全轉印面38在其縱向上具有凹形。
光學元件115在其縱向的相對側具有凸緣34。安裝基準面35形成于凸緣34的下側，其是在安裝時用作基準的平面。外肋36形成于第二透鏡面31b橫向上的相對側和第二透鏡面31b縱向上的相對側。此外，基準肋37形成于第二透鏡面31b縱向兩側，以提高光學元件115縱向定位精度，其突起成高于外肋36。
本實施例的光學元件115是根據(jù)注射分離模制(injection separationmolding)的背景方法和空氣誘導下沉模制(air-induced sink molding)的背景方法的組合而形成的。具體而言，在致使空腔中的樹脂產生壓力以通過注射分離模制方法轉印轉印面之后，相對于空腔形狀導致用于分離的局部收縮，以形成不完全轉印部分的凹陷形狀。然后，在對應于模制材料的鏡面的鏡面區(qū)域和對應于通氣孔的通氣孔區(qū)域之間產生壓力差或者氣壓差，以在通氣孔區(qū)域產生下沉，從而模制出具有高精度透鏡面的光學元件，而在其內部沒有任何變形。
下面參照附圖3A、3B、3C和4說明將光學元件115固定連接于光學掃描裝置的殼體和根據(jù)本發(fā)明實施例的另一光學元件所選擇的其中一個上的方法。圖3A、3B和3C是用于說明固定連接光學元件115的方法的示意圖。圖4是固定連接光學元件115的方法中所包括步驟的流程圖。
如圖3A、3B和3C所示，光源單元160包括用于固化粘結劑140的光源161和用于強制光學元件115變形的光源162。光學元件115通過利用粘結劑140固定連接于光學掃描裝置的殼體111和另一光學元件115a中所選擇的其中一個上。
當將光學元件115固定連接于光學掃描裝置的殼體111和另一光學元件115a中所選擇的其中一個上時，首先，將粘結劑(即，UV固化粘結劑)140施加于殼體111和光學元件115a中所選擇的其中一個上的多個部位(步驟S101)。隨后，根據(jù)圖1和2中所示的基準面35和基準肋37確定光學元件115的安裝位置(步驟S102)。然后，開始利用從圖3A中所示的用于強制光學元件115變形的光源162發(fā)出的紫外(UV)線照射光學元件115，從而使光學元件115具有如圖3B所示的凸形彎曲(步驟S103)。在開始照射后，判斷是否經(jīng)歷了預定時間量(步驟S104)。當判斷出已經(jīng)經(jīng)歷預定時間量時(依然在步驟S104中)，開始利用從用于固化粘結劑140的光源161中發(fā)出的紫外(UV)線照射光學元件115(步驟S105)，如圖3C所示。當判斷出還沒有經(jīng)歷預定時間量時(不在步驟S104中)，繼續(xù)利用從用于強制光學元件115變形的光源162發(fā)出的紫外(UV)線照射光學元件115。最終，停止利用從光源161和162發(fā)出的UV射線照射光學元件115(步驟S106)。
在步驟S104中，雖然在該實施例中判斷是否經(jīng)歷了預定時間量，但是也可以判斷在光學元件115中是否已經(jīng)產生了預定變形量的凸形彎曲。
此外，雖然在該實施例中在步驟S106中停止利用光源161和162發(fā)出的UV射線照射光學元件115，但是也可以在步驟S106中停止利用從光源162發(fā)出的UV射線照射光學元件115，且可以在步驟S107中停止利用從光源161發(fā)出的UV射線照射光學元件115。
在本發(fā)明的該實施例中，由于光學元件115包括三個凸起(基準突起)，每個凸起具有圓柱形狀和平坦頂部，從而光學元件115可以具有凸形彎曲和凹形彎曲中的其中之一。
圖5是用于說明當光學元件115固定連接于光學元件115a時從用于強制光學元件變形的光源161發(fā)出的UV射線的聚光位置的示意圖。光學元件115包括第一透鏡面31a、第二透鏡面31b和區(qū)域1620。光學元件115a包括第一透鏡面131a、第二透鏡面131b和施加粘結劑140的區(qū)域1610。區(qū)域1610由用于固化粘結劑140的UV射線照射。區(qū)域1620由用于強制光學元件115變形的UV射線照射。區(qū)域1620鄰近通過固化作用和粘結劑140收縮而產生最顯著彎曲的區(qū)域，并且位于照射不影響粘結劑140的區(qū)域中。具體而言，如圖5所示，兩個區(qū)域1620鄰近三個區(qū)域1610中位于第一透鏡面131a在其縱向上中間的一個，從而可以穩(wěn)定地產生光學元件115的凸形彎曲。
具有凸形彎曲的變形量可以通過改變利用從用于強制光學元件115變形的光源162發(fā)出的UV射線照射的強度來得以控制，因為可以通過這種改變來調節(jié)光學元件115的頂面和底面之間的溫度差異。此外，可以通過調節(jié)利用從光源161和162發(fā)出的UV射線照射光學元件115的時序和持續(xù)時間來實現(xiàn)所需彎曲量。
此外，因為可以在短時間內實現(xiàn)凸形彎曲，從而可以通過利用從光源162發(fā)出的相同強度UV射線強烈照射光學元件115而在短時間內完成光學元件115的固定連接。
圖6是光學元件115的變形量變化的圖示。圖6中，x軸表示在開始固定連接光學元件115之后經(jīng)歷的時間量，而y軸表示光學元件115的透鏡變形量。周期F表示一個時間周期，在該時間周期上，光學元件115通過由用于強制變形的光源162發(fā)出的UV射線照射而變形成具有凸形彎曲。如圖6所示，因為在光學元件115在周期F上已經(jīng)實現(xiàn)凸形彎曲之后，光學元件115固定連接于殼體111和光學元件115a中所選擇的其中一個上，從而可以降低由于粘結劑140的固化和收縮產生的凹形彎曲。從而，可以降低固定連接光學元件115之前和之后的變形量。因此，光學元件115在其形式和安裝狀態(tài)下具有較少變形，從而保持良好光學性質。
雖然在本發(fā)明的該實施例中通過利用從光源162發(fā)出的UV射線照射而輻射的熱量強制光學元件115變形，但是也可以通過使用擠壓部件使光學元件115物理變形。
雖然在該實施例中使用用于發(fā)出UV射線的UV光源作為用于固化粘結劑140的光源161和用于強制光學元件115變形的光源162，但是光源并不局限于UV光源。此外，熱源并不局限于光線，而是可以使用可局部施加熱量的加熱元件。
優(yōu)選地，光學元件115由塑性材料形成，從而可以在短時間(若干秒)內實現(xiàn)凸形彎曲，并且可以在短時間內完成光學元件115的固定連接。
圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于將光學元件115固定連接于殼體111和光學元件115a中所選擇的其中一個上的裝置的總體結構的示意圖。如圖7所示，用于固定連接的裝置1包括照射控制器2和光源單元160。光源單元160包括用于固化粘結劑140的光源161和用于強制光學單元115變形的光源162。照射控制器2控制利用從光源161和162發(fā)出的UV射線對光學元件115進行的照射。通過使用具有如圖7所示的結構的裝置1，可以在短時間內以高精度對根據(jù)該實施例的光學元件115進行固定連接。
下面參照附圖8和9，說明具有根據(jù)本發(fā)明實施例的固定連接的光學元件115的光學掃描裝置的總體結構。圖8是光學掃描裝置10的俯視圖。圖9是該光學掃描裝置10的側視圖。如圖8和9中所示，光學掃描裝置10包括激光光源12、柱面透鏡13、多邊形掃描單元14、折返鏡(reflex mirror)16、多角鏡17、感光體20、反射鏡21、殼體111和光學元件115。
殼體111用作光學掃描裝置10的平臺，并且由樹脂材料形成。激光光源12包括從單個半導體和多個半導體中選擇的一個，并且發(fā)出激光以照射設置在光學掃描裝置10外側的感光體20，以形成靜電潛像。柱面透鏡13對從激光光源12發(fā)出的激光進行整形(format)。多邊形掃描單元14是偏光器，其以固定的角速度偏振整形的激光。例如，光學元件115是成像透鏡，諸如fθ透鏡，以利用由多邊形掃描單元14偏振的激光進行成像和恒定速度掃描。折返鏡16反射激光，以將激光導向到設置在光學掃描裝置10外側的感光體20。
在根據(jù)該實施例的光學掃面裝置10中，從激光光源12發(fā)出的激光匯聚至多邊形掃描單元14中。激光由設置在多邊形掃描單元14中的多角鏡17以固定角速度偏振至主掃描方向上。偏振激光經(jīng)由層疊在相同位置上的光學元件115、折返鏡16、反射鏡21等照射到感光體20上，以在其上寫入圖像。
光學掃描裝置10的結構并不局限于上述參照圖8和9的結構。下面參照圖10和11，說明具有根據(jù)本發(fā)明實施例的固定連接的光學元件115的光學掃描裝置的另一結構。
圖10是光學掃描裝置10a的俯視圖，其具有利用多個相應顏色的調色劑圖像形成彩色圖像所需的結構。圖11是圖10所示光學掃描裝置10a的側視圖。
如圖10和11所示，光學掃描裝置10a包括多個激光光源12a、12b、12c和12d；多個柱面透鏡13a、13b、13c和13d；以及多個感光體20a、20b、20c和20d。光學掃描裝置10a還包括所圖8和9所示的多邊形掃描單元14、折返鏡16、多角鏡17、反射鏡21、殼體11和光學元件115。
多個激光源12a-12d發(fā)出激光，以在多個感光體20a-20d中相應的一個上形成相應顏色的靜電潛像。分別為激光光源12a-12d設置柱面透鏡13a-13d。從激光光源12a-12d發(fā)出的激光由多邊形掃描單元14進行偏振。偏振激光經(jīng)由層疊的光學元件115、折返鏡16、反射鏡21等照射到感光體20a-20d上，以在其上寫入圖像，其中層疊的光學元件115設置在與多邊形掃描單元14相對的位置上以與各個激光光源12a-12d對應。
下面參照圖12，說明包括光學掃描裝置的成像裝置，該光學掃描裝置具有根據(jù)本發(fā)明實施例的固定連接的光學元件的光學元件。圖12是包括根據(jù)本發(fā)明光學掃描裝置10的成像裝置80的總體結構的示意圖。如圖12所示，成像裝置80包括光學掃描裝置10、曝光玻璃81、讀取設備82、顯影單元84、感光體85、定影單元86、排紙輥87、排紙盤88、供紙盤89和供紙輥90。
讀取設備82從置放在曝光玻璃81上的原件讀取圖像數(shù)據(jù)，并將表示所讀取的圖像數(shù)據(jù)的圖像信號發(fā)送至光學掃描裝置10。光學掃描裝置10發(fā)出用于根據(jù)圖像信息寫入的激光，以由其照射感光體85，從而在感光體85上形成靜電潛像。顯影單元84將形成于感光體85上的靜電潛像顯影成調色劑圖像。調色劑圖像轉印至由供紙輥90從供紙盤89傳送的紙張。定影單元86向紙張施加熱量，從而將轉印的調色劑圖像定影在紙張上。具有定影的調色劑圖像的紙張經(jīng)由排紙輥87排出至排紙盤88中。
成像裝置80可以包括具有對應于光學掃描裝置10a的結構的光學掃描裝置10a，以替代光學掃描裝置10。
因為成像裝置包括光學元件115，其中由于該光學元件115通過根據(jù)本發(fā)明實施例的固定連接方法固定連接而具有小變形量，從而成像裝置80可以通過保持良好光學性質而執(zhí)行優(yōu)異的光學掃描。從而，成像裝置80能夠形成具有期望圖像質量的圖像。
在上述教導下可以進行許多附加的改進和變形。從而，應當理解的是，在所附權利要求的范圍內，除了在此具體說明的方式之外，還可以采用其他方式來實施本專利說明書的公開。
本專利說明書基于2005年2月10日向日本專利局提交的日本專利申請No.JP2005-034806，在此引用其整體內容以作參考。
權利要求
1.一種光學元件，包括光線入射面，其具有平面形狀；光線出射面，其具有凸形；第一側面，其在光線入射面和光線出射面之間以凹狀環(huán)形形狀延伸并且基本上垂直于光線入射面和光線出射面；第二側面，其與第一側面相對并平行于第一側面；以及多個基準部件，其在第一側面上形成具有平坦頂部的柱形形狀。
2.如權利要求1所述的光學元件，其中所述多個基準部件包括至少三個布置在三角位置上的基準部件，以均勻地支承光學元件的重量。
3.如權利要求2所述的光學元件，其中光學元件包括塑料樹脂。
4.如權利要求1所述的光學元件，其中第一側面包括至少三個在第一側面中心區(qū)域中均勻布置以利用粘結劑進行固定的位置。
5.一種固定連接光學元件的方法，該光學元件包括多個形成于垂直于光線入射面的第一側面上的基準部件，該方法包括以下步驟提供場所，其包括將光學元件置放于其中的特定位置；向處于將光學元件置放于其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中；使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及固化粘結劑。
6.如權利要求5所述的固定連接光學元件的方法，其中該場所是在該光學元件是首先被置放的光學元件時用于支承光學元件的支承基座的一部分，當該光學元件是緊隨著置放另一光學元件的光學元件時，該第一側面與第二側面相對并平行。
7.如權利要求5所述的固定連接光學元件的方法，其中產生凸形彎曲的步驟通過在所置放的光學元件的第一側面和第二側面產生溫度差異而致使光學元件具有凸形彎曲。
8.如權利要求7所述的固定連接光學元件的方法，其中所述光學元件的第一側面和第二側面之間的溫度差異是通過利用從第一光源發(fā)出的光線產生的熱量來提升光學元件第二側面的溫度而產生的。
9.如權利要求8所述的固定連接光學元件的方法，其中第一光源發(fā)出光線，從而利用該光線僅局部照射未施加粘結劑的位置，并且通過粘結劑的固化和收縮產生最顯著的凹形彎曲。
10.如權利要求9所述的固定連接光學元件的方法，其中光線是從用于以可選強度進行照射的第一光源發(fā)出的。
11.如權利要求9所述的固定連接光學元件的方法，其中第一光源發(fā)射光線，以利用該光線照射兩個部位，所述兩個部位鄰近將施加粘結劑的區(qū)域并且沿著光學元件的縱向布置在彼此相對的側部。
12.如權利要求11所述的固定連接光學元件的方法，其中第一光源發(fā)射光線，以利用該光線以預定強度照射鄰近將施加粘結劑的區(qū)域的兩個部位。
13.如權利要求8所述的固定連接光學元件的方法，其中從第一光源發(fā)射的光線是紫外線。
14.如權利要求5所述的固定連接光學元件的方法，其中產生凸形彎曲的步驟利用擠壓部件在置放光學元件時通過向光學元件施加壓力而導致光學元件具有凸形彎曲。
15.如權利要求5所述的固定連接光學元件的方法，其中粘結劑通過由紫外線照射而固化，并且固化步驟是通過從第二光源發(fā)出紫外線以利用該紫外線照射施加粘結劑的位置而進行的。
16.如權利要求5所述的固定連接光學元件的方法，其中光學元件固定連接于光學掃描裝置的殼體上。
17.如權利要求5所述的固定連接光學元件的方法，其中光學元件固定連接于另一光學元件上。
18.一種用于固定連接光學元件的裝置，該光學元件包括多個形成于垂直于光線入射面的第一側面上的基準部件，該裝置包括施加機構，其用以向處于將光學元件置放其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；置放機構，其用以將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中；第一光源，其用以使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及第二光源，其構造成固化粘結劑。
19.如權利要求18所述的用于固定連接光學元件的裝置，其中通過第一光源發(fā)光的持續(xù)時間來控制光學元件的凸形彎曲量。
20.如權利要求18所述的用于固定連接光學元件的裝置，其中通過從第一光源發(fā)出的光線的強度控制光學元件的凸形彎曲量。
21.一種光學掃描裝置，包括光學元件，該光學元件包括多個形成于垂直于光線入射面的第一側面上的基準部件，其中光學元件已經(jīng)通過固定連接光學元件的方法得以固定連接，包括以下步驟提供場所，其包括將光學元件置放于其中的特定位置；向處于將光學元件置放于其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中；使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及固化粘結劑。
22.一種光學掃描裝置，包括光學元件，該光學元件包括多個形成于垂直于光線入射面的第一側面上的基準部件，其中光學元件已經(jīng)通過固定連接光學元件的方法得以固定連接，包括施加機構，其用以向處于將光學元件置放其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；置放機構，其用以將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中；第一光源，其用以使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及第二光源，其用以固化粘結劑。
23.一種成像裝置，包括具有光學元件的光學掃描裝置，該光學元件包括多個形成于垂直于光線入射面的第一側面上的基準部件，其中光學元件已經(jīng)通過固定連接光學元件的方法得以固定連接，包括以下步驟提供包括將光學元件置放于其中的特定位置的場所；向處于將光學元件置放于其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中；使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及固化粘結劑。
24.一種成像裝置，包括具有光學元件的光學掃描裝置，該光學元件包括多個形成于垂直于光線入射面的第一側面上的基準部件，其中光學元件已經(jīng)通過固定連接光學元件的裝置得以固定連接，包括以下步驟施加機構，其用以向處于將光學元件置放其中的場所的特定位置內的預定部位施加粘結劑；置放機構，其用以將光學元件以第一側面朝下的方式置放于該場所的特定位置中；第一光源，其用以使得置放在特定位置中的光學元件相對于該場所具有凸形彎曲；以及第二光源，其用以固化粘結劑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種包括多個形成于第一側面上的基準部件的光學元件，以及用于以第一側面朝下的方式固定連接該光學元件的方式和裝置。該方法包括步驟提供包括將光學元件置放于其中的特定位置的場所；向處于將光學元件置放于其中的特定位置內的預定部位施加粘結劑；將光學元件置放于其中；使得光學元件具有凸形彎曲；以及固化粘結劑。
文檔編號G03G15/00GK1821816SQ200610004560
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權日2005年2月10日
發(fā)明者安藤文刀 申請人:株式會社理光