光学扫描单元及电子成像装置的制作方法

1.本技术涉及光学扫描装置技术领域，尤其涉及一种光学扫描单元及电子成像装置。


背景技术：

2.光学偏转器是打印机光学扫描单元在其光路上的非常重要的部件，其主要负责偏转光学扫描单元中光源发射出来的光束。
3.光学偏转器在光学扫描单元内部的安装位置精度对整个光学扫描单元的光学性能影响非常大，特别是光束入射到光学偏转器反射面上，在其副扫描方向上的入射角度的精度对光学性能影响更为敏感，而光学偏转器的安装平面的平面度更是直接影响光学偏转器相对光束在副扫描方向上的角度，因此光学偏转器的安装平面度要求做到尽可能小且稳定。在相关技术中，光学偏转器安装于光学扫描单元的安装框架内，安装框架内设置有光学偏转器安装区，光学扫描单元的安装框架的材料通常选择钣金材料，加工方式通常为冲压成型的加工方式。
4.然而，钣金材料及冲压成型的加工方式易导致光学偏转器安装区的平面度的精度很低，且不稳定，进而影响光学扫描单元的光学性能。


技术实现要素：

5.本技术提供一种光学扫描单元及电子成像装置，用以解决因光学偏转器安装区的平面度的精度低，且不稳定而造成的对光学扫描单元的光学性能产生影响的技术问题。
6.本技术为解决上述技术问题提供如下技术方案：
7.一种光学扫描单元，包括光学偏转器和用于容纳所述光学偏转器的光学盒；
8.所述光学偏转器包括用于偏转光束的旋转多面镜以及用于支撑所述旋转多面镜的基板；
9.所述光学盒包括用于安装所述光学偏转器的安装区，所述安装区处设有用于安放所述基板的安装面；
10.所述基板置于所述安装面上，所述安装面与所述基板之间设有粘合剂层。
11.本实用新型的有益效果是：本技术通过在光学偏转器安装区的安装面与基板之间设置粘合剂层来保证光学偏转器安装的平面度以及稳定性，由于粘合剂层的厚度在粘合剂未凝固前可调，在光学偏转器安装时，将光学偏转器的基板保证平面度的放置于光学偏转器安装区的安装面上后，通过置于安装面与基板之间的粘合剂层的凝固来保证光学偏转器的安装精度，粘合剂层凝固后即维持了光学偏转器安装时的平面度，并且粘合剂层能够稳定的将光学偏转器粘合于安装面处且安装完成后也能够保证光学偏转器位置的稳定性，并且粘合剂层的厚度在粘合剂未凝固前可调，由此使得即使安装面的平面度不佳也不会影响光学偏转器的安装，其只要保证光学偏转器安装时的平面度，即可通过粘合剂层在安装面与基板之间的厚度调整即可消除掉因安装面平面度不佳带来的影响，从而保证光学偏转器
安装的平面度，因此，本技术的光学扫描单元能够较好的保证光学偏转器安装后的平面度以及稳定性，解决了因安装面的平面度精度低且不稳定而造成的对光学扫描单元的光学性能产生影响的问题。
12.优选的，所述安装面上设有多个凸台，所述基板置于所述凸台上，所述粘合剂层位于所述凸台与所述基板之间；
13.所述基板上对应多个凸台设置有多个第二安装孔，所述第二安装孔的尺寸小于所述凸台上表面的尺寸。
14.优选的，所述粘合剂层的厚度为0.2-0.6mm。
15.优选的，所述粘合剂层为紫外光固化胶层。
16.优选的，所述凸台上设置有螺纹孔和与所述螺纹孔配合的螺钉，所述螺钉对应穿过第二安装孔后拧入所述凸台的螺纹孔内，所述螺钉拧入所述凸台的螺纹孔后，所述螺钉的头部压于所述第二安装孔周边的基板上。
17.优选的，所述粘合剂层外周边覆盖的面积大于螺钉头部横向的面积，所述螺钉的头部对应置于粘合剂外周边覆盖的区域的上方。
18.优选的，所述光学偏转器还包括驱动马达，所述驱动马达包括设置于其下部的固定轴，所述基板上还设置有第一安装孔，所述驱动马达的固定轴自所述第一安装孔处穿过所述基板并固定连接于第一安装孔处的基板上，所述基板上对应所述第一安装孔处设置有定位孔，所述固定轴穿过基板的部分置于所述定位孔内。
19.优选的，所述基板上还设置有第三安装孔，所述安装面上对应第三安装孔处设置有定位凸，所述定位凸径向的尺寸与所述第三安装孔的径向尺寸相匹配，所述基板安装于所述光学偏转器的安装区时，所述定位凸自所述第三安装孔处穿过所述基板。
20.优选的，所述凸台和所述第二安装孔均为3个，所述基板为矩形结构，所述基板的四角处均为倒圆角结构且四角处均低于所述基板的上平面形成低洼区域，所述低洼区域的底面为平面，所述第三安装孔和3个第二安装孔分别位于所述基板四角处的低洼区域内。
21.本实用新型还提供了一种电子成像装置，该电子成像装置包括如上任一技术方案所述的光学扫描单元。
22.本实用新型的电子成像装置的有益效果与上述光学扫描单元的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
24.图1为实施例1中光学偏转器装配示意图；
25.图2为图1中g-g向的剖视图；
26.图3为本实用新型涉及的电子成像装置示意图；
27.图4为光学扫描单元的光学系统在主扫描方向x上的视图；
28.图5为光学扫描单元的光学系统在副扫描方向y上的视图；
29.图6为光学扫描单元的结构图；
30.图7为实施例2中光学偏转器装配俯视图；
31.图8为为实施例2中光学偏转器装配主视图。
32.附图标记说明：
33.100、光学扫描单元；
34.110、光源；120、光栅；130、入射光学系统；140、光学偏转器；150、成像光学系统；160、行同步聚焦透镜；170、行同步感应器；180、光学盒；
35.141、旋转多面镜；142、基板；142a、第二安装孔；142b、第三安装孔；142c、低洼区域；143、驱动马达；143a、固定轴；
36.181、安装面；181a、定位孔；182、粘合剂层；183、定位凸；184、凸台；185、螺钉；
37.200、给纸单元；
38.300、搬送单元；
39.400、成像单元；
40.410、感光鼓；410a、成像面；420、清洁单元；430、充电辊；440、显影辊；
41.500、转印单元；
42.600、定影单元；
43.610、第一加热辊；620、第二加压辊；630、排出辊对；
44.700、排纸托盘；
45.800、纸盒；
46.900、框架；
47.k、光束；
48.p、记录介质；
49.x、主扫描方向；
50.y、副扫描方向。
51.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
52.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
53.在相关技术中，为了降低光学扫描单元的成本，光学扫描单元中安装框架的材料选择越来越倾向于钣金材料，并且安装框架通常采用冲压成型的加工方式，但是由于钣金材料及冲压成型本身的加工性能缺陷，导致光学偏转器安装区的安装平面的平面度精度很低，且不稳定。尤其是光学扫描单元的安装框架由多个钣金部件组成，并采用螺钉相互连接固定时，安装平面的平面度会进一步恶化，严重影响光学扫描单元的光学性能，同时也增加光学扫描单元安装框架的品质控制成本。
54.有鉴于此，本实用新型基于粘合剂的厚度在粘合剂未凝固前通过按压等方式可调整的性能，在光学偏转器的基板以及光学偏转器安装区的安装平面之间设置粘合剂层，通
过粘合剂层在安装面与基板之间的厚度调整即可消除掉因安装面平面度不佳带来的影响，从而保证光学偏转器安装的平面度，也就是说，在光学偏转器安装时，将光学偏转器的基板保证平面度的放置于光学偏转器安装区的安装面上后，通过置于安装面与基板之间的粘合剂层的凝固来保证光学偏转器的安装精度，粘合剂层凝固后即维持了光学偏转器安装时的平面度，并且粘合剂层能够稳定的将光学偏转器粘合于安装面处且安装完成后也能够保证光学偏转器位置的稳定性。
55.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
56.实施例1
57.图1为实施例1中光学偏转器装配示意图；图2为图1中g-g向的剖视图；图3为本实用新型涉及的电子成像装置示意图；图4为光学扫描单元的光学系统在主扫描方向x上的视图；图5为光学扫描单元的光学系统在副扫描方向y上的视图；图6为光学扫描单元的结构图。
58.图1、图2、图4和图5中，x为主扫描方向，y为副扫描方向。
59.如图1、2和6所示，本具体实施例提供的光学扫描单元包括光学偏转器140和用于容纳光学偏转器140的光学盒180，光学偏转器140具体包括用于偏转光束的旋转多面镜141以及用于支撑旋转多面镜141的基板142，光学盒180具体包括用于安装光学偏转器的安装区，安装区处设有用于安放基板142的安装面181，基板142置于安装面181上，安装面181与基板142之间设有粘合剂层182。
60.粘合剂层182的厚度在粘合剂未凝固前可调，在光学偏转器140安装时，首先将粘合剂置于安装面181的对应位置处，之后将光学偏转器140的基板142保证平面度的放置于光学偏转器140安装区的安装面181上，通过置于安装面181与基板142之间的粘合剂层182的凝固来保证光学偏转器140的安装精度。基于粘合剂层182的厚度在粘合剂未凝固前可调，采用粘合剂层182固定连接光学偏转器140可以消除掉因安装面181平面度不佳带来的影响，安装时只需要确定基板142的平面度即可，即使安装面181平面度不佳也可以通过粘合剂层182来调整。本技术的方案较好的解决了因安装面181的平面度精度低且不稳定而造成的对光学扫描单元的光学性能产生影响的问题。
61.在本技术的一些实施例中，安装面181上设有多个凸台184，基板142置于凸台184上，粘合剂层182位于凸台184与基板142之间，优选的，凸台184至少设置三个，且三个凸台184不在一条直线上，因为三个以上不在一条直线上的凸台184即可较好的支撑住基板142，并且凸台184的设置为粘合胶层的放置提供了指示放置位点，其能够保证光学偏转器140安装性能的均一性；另一方面，凸台184的设置能够消除掉安装面181平面度不佳带来的影响，光学盒180中光学偏转器140安装区的安装面181的平面度由其加工时决定，后期很难调整，通过设置凸台184，即使安装面181的平面度不佳，通过调整凸台184的高度，使得多个凸台184上表面的高度尽量相同即可缓冲掉部分因安装面181的平面度不佳带来的影响，再者，如果安装面181的平面度及其不佳，直接在基板142与安装面181之间设置粘合剂层182，可能会导致粘合胶层需要设置很厚，过厚的粘合剂层182不易干燥，导致光学偏转器140安装
时需要较长的等待粘合剂层182干燥的时间，不利于光学偏转器140的安装效率。
62.进一步的，基板142上对应多个凸台184设置有多个第二安装孔142a，第二安装孔142a的尺寸小于凸台184上表面的尺寸，粘合剂层182位于第二安装孔142a周边的基板142与凸台184上表面之间。第二安装孔142a的设定可以作为粘合胶层的观察孔，同时，如基板142安装时，向下挤压粘合剂层182，粘合剂会溢向第二安装孔142a内，此时第二安装孔142a的设置在一定程度上增加了粘合剂与基板142的接触面积，并且使得粘合剂与基板142在横向和竖向上接触，增加了粘合剂层182粘合基板142和凸台184的稳定性。
63.在本技术的一些优选的实施例中，粘合剂层182为紫外光固化胶层，紫外固化胶能够在紫外线的照射下迅速固化，也就是说，在光学偏转器140安装前，在安装面181的凸台184上放置紫外光固化胶，然后将基板142保证平面度的安放在紫外固化胶上，之后自第二安装孔142a处照射紫外管使得紫外固化胶固化，此时，第二安装孔142a充当了通光孔，起到了透光的作用，实现紫外线透过基板142照射到基板142下部的紫外固化胶上。
64.当然，紫外光也可以通过其他位置照射，例如，本技术中光学盒180的材料可以为塑胶、金属或其他材料通过注塑、冲压或其他加工方法得到，当光学盒180为透紫外光的材料制成时，紫外光可以自光学偏转器140安装区的侧面或者底面照射。
65.此外，值得说明的是，本技术中粘合剂层182所使用的粘合剂并不局限于紫外固化胶，其也可以为其他的具有粘合效果的胶料。
66.进一步的，粘合剂层182的厚度为0.2-0.6mm，优选为0.3mm，当然其也可以为0.2mm或0.3mm，粘合剂的厚度要适中，若粘合剂层182过薄会使得粘合剂层182粘合的效果不好，并且若凸台184上表面的平面度很不理想时，过薄的粘合剂层182可能难以满足基板142安装的平面度需求；若粘合剂层182过厚则在凝固时不易凝固，进而导致光学偏转器140安装时需要较长的等待粘合剂层182干燥的时间，不利于光学偏转器140的安装效率。
67.在本实施例中，光学偏转器140还包括驱动马达143，驱动马达143包括设置于其下部的固定轴143a，基板142上还设置有第一安装孔，驱动马达143的固定轴143a自第一安装孔处穿过基板142并固定连接于第一安装孔处的基板142上，基板142上对应第一安装孔处设置有定位孔181a，固定轴143a穿过基板142的部分置于定位孔181a内，固定轴143a与定位孔181a配合实现光学偏转器140在主扫描方向x上的定位。
68.进一步的，基板142上还设置有第三安装孔142b，安装面181上对应第三安装孔142b处设置有定位凸183，定位凸183径向的尺寸与第三安装孔142b的径向尺寸相匹配，基板142安装于光学偏转器的安装区时，定位凸183自第三安装孔142b处穿过基板142，定位凸183与第三安装孔142b配合实现光学偏转器140在主扫描方向x上的定位。
69.具体的，固定轴143a与定位孔181a配合以及定位凸183与第三安装孔142b配合共同实现了光学偏转器140在主扫描方向x上的定位，使得光学偏转器140在主扫描方向x上不会晃动，当然，在粘合剂层182的作用下，基板142也不会在主扫描方向x上晃动，但是在固定轴143a与定位孔181a的配合作用下以及定位凸183与第三安装孔142b的配合作用下，使得粘合剂层182在主扫描方向x上几乎不受力，也就是说，粘合剂层182主要的作用方向为副扫描方向y，因此，固定轴143a与定位孔181a配合以及定位凸183与第三安装孔142b配合能够增加粘合剂层182的稳定性，进而增加整个光学偏转器140的稳定性。
70.更进一步的，凸台184和第二安装孔142a均为3个，基板142为矩形结构，第三安装
孔142b和3个第二安装孔142a分别位于基板142的四角处。
71.本具体实施例中还提供了一种电子成像装置，该电子成像装置包括如上任一技术方案的光学扫描单元。
72.在本技术的一些具体实施例中，本技术的电子成像装置具体为黑白激光打印机的电子成像装置，但是本技术的发明点以及欲保护的点在于光学偏转器安装于光学盒180内的结构以及具有该结构的电子成像装置，故本技术的应用并不局限于黑白激光打印机，其也可以相应的应用于彩色激光打印机等设备上。
73.如图3所示，黑白激光打印机的电子成像装置包括分别固定于框架900上的光学扫描单元100、给纸单元200、搬送单元300、成像单元400、转印单元500、定影单元600、排纸托盘700及纸盒800，其中，电子成像装置中的光学扫描单元100为如上任一技术方案的光学扫描单元。
74.电子成像装置的工作原理及工作过程为：打印机的控制系统控制光学扫描单元100发出光束k并扫描到成像单元400内的感光鼓410表面上，感光鼓410的表面为成像面410a，感光鼓410是光感受器，其包括具有外圆周的圆柱形金属管且有预定厚度的光敏层形成在外圆周上。成像单元400内的充电辊430旋转并与感光鼓410接触，并且使感光鼓410表面充电。光学扫描单元100扫描根据图像信息调节的光束k，从而在经过充电辊430充电后的感光鼓410表面的成像面上形成静电潜像。在此情况下，随着感光鼓410的旋转，成像面在副扫描方向上移动，光学扫描单元100与水平同步信号同步以在主扫描方向上将光束扫描到成像面410a上，因此，静电潜像形成在感光鼓410表面的成像面410a上。显影辊440与感光鼓410接触并将调色剂转移至感光鼓410的表面，从而形成调色剂图像，此过程称为显影。
75.另一方面，记录介质p叠放在纸盒800中，给纸单元200根据打印机的指令转动将记录介质p依次送至搬送单元300，搬送单元再将记录介质p送至成像单元400与转印单元500之间并与感光鼓410表面接触。随着感光鼓410的旋转，感光鼓410表面的调色剂图像在转印单元500的作用下被转印至记录介质p上，此过程称为转印，转印单元500具有一定的电压，能使感光鼓410表面上的调色剂图像更容易地被吸附到记录介质p上。另外，在转印之后感光鼓410表面上的残留的调色剂会被清洁单元420清洁去除。
76.转移至记录介质p上的调色剂图像经过定影单元600的第一加热辊610加热而熔化并在第二加压辊620的压力作用下被固定至记录介质p上，此过程称为定影。
77.经过定影后的记录介质p，在排出辊对630搬运下排出至打印机外部的排纸托盘700上，由此完成整个打印过程。
78.下面将结合本实用新型的具体应用实例来进一步阐述黑白激光打印机中光学扫描单元的结构，但本实用新型中的光学扫描单元不仅限于以下方案。
79.如图4-6所示，光学扫描单元100包括光学盒180以及安装于光学盒180内的光源110、光栅120、入射光学系统130、光学偏转器140、成像光学系统150、行同步聚焦透镜160和行同步感应器170，其中光学偏转器140与光学盒180内光学偏转器140安装区的安装面181之间设置有粘合剂层182，具体方案如上所述，在此不再赘述。
80.以下将详细描述光学扫描单元100的光学系统及其工作原理。
81.光源110为激光二极管(ld)或发光二极管(led)，具有至少1个发光点，作为光学扫描单元100的光源发射光束k。
82.光栅120使光源110的发出的光束k成形，并且光栅120具有开口(孔)，该开口的形状可以是圆形、椭圆形或是矩形，虽然图2中的光栅120设置在光源110与入射光学系统130之间，但并不局限于此位置或者甚至可以省略此光栅。
83.入射光学系统130设置在光源110与光学偏转器140之间，入射光学系统130包括准直透镜和圆柱透镜，准直透镜将从光源110发出的光束k变换成平行光束，圆柱透镜将平行的光束在副扫描方向y上会聚到光学偏转器140的偏转表面上，入射光学系统130还可以是单个变形透镜(doe)，执行准直透镜和圆柱透镜的功能，其可以由塑料材料制成，也可以由玻璃材料制成。
84.光学偏转器140沿着主扫描方向x将光束k偏转扫描到成像面410a上，具有多个反射镜表面的旋转光学多面体可以作为光学偏转器140的旋转多面镜141，光源110发出的光束k照到光学偏转器140的旋转多面镜141上发生偏转并沿着主扫描方向x朝向被扫描的目标表面(成像面410a)反射，优选的，旋转多面镜141的偏转面为4个，当然旋转多面镜141的偏转面的数量也可以大于4个。
85.成像光学系统150是使得被光学偏转器140偏转的光束k在成像面410a上成像的光学透镜，其设置在光学偏转器140与成像面410a之间，且在副扫描方向y上，成像光学系统150按彼此共轭的关系布置在光学偏转器140和成像面410a之间，其可以由塑料或玻璃制成。成像光学系统150可以使经过光学偏转器140偏转的光束k在主扫描方向x上以恒定或变化的线速度被扫描到成像面410a上，并且在主扫描方向x及副扫描方向y上将光束k成像到成像面410a上。成像光学系统150可以为一个成像光学透镜，也可以包含多个成像光学透镜。
86.行同步聚焦透镜160设置于成像光学系统150沿着光学偏转器140偏转方向的上游侧，并处于光源110与光学成像系统105之间，用于将经过光学偏转器140偏转的光束k聚焦到行同步感应器170的表面。但行同步聚焦透镜的位置并不局限于此，甚至可以省略。
87.行同步感应器170用于接收经过行同步聚焦透镜聚焦后的光束并产生电信号(行同步信号)，用于控制光源110的发光时序，使成像面410a上每一行的扫描线在主扫描方向x对齐。
88.实施例2
89.图7为实施例2中光学偏转器装配俯视图；图8为为实施例2中光学偏转器装配主视图。
90.本实用新型还提供了另一种光学扫描单元的，在该实施例中，所述的光学扫描单元的与实施例1的光学扫描单元的大体相同，不同的是：如图7和8所示，凸台184上设置有螺纹孔和与螺纹孔配合的螺钉185，螺钉185对应穿过第二安装孔142a后拧入凸台184的螺纹孔内，螺钉185拧入凸台184的螺纹孔后，螺钉185的头部压于第二安装孔142a周边的基板142上，螺钉185的设置进一步加固了光学偏转器140的稳定性，此设置实现了粘合剂层182可以仅是作为调节层设置于基板142的凸台184之间，其更主要的作用为平衡安装面181和凸台184上表面平面度，保证基板142安装时的平面度精度。
91.在本技术的一些实施例中，粘合剂层182外周边覆盖的面积大于螺钉185头部横向的面积，螺钉185的头部对应置于粘合剂外周边覆盖的区域的上方，也就是说，螺钉185在基板142上沿着副扫描方向y的投影全部或大部分被包含在粘合剂层182在基板142上沿着副
扫描方向y的投影轮廓内，即尽可能使宽度w1≥w2(或者w1与w2接近)，此设置能够保证基板142的受力平衡。
92.在本技术的一些实施例中，凸台184和第二安装孔142a均为3个，基板142为矩形结构，基板142的四角处均为倒圆角结构且四角处均低于基板142的上平面形成低洼区域142c，低洼区域142c的底面为平面，第三安装孔142b和3个第二安装孔142a分别位于基板142四角处的低洼区域142c内，即基板142的四角处为下沉区域，四角处的低洼区域142c为螺钉185提供了安装区，避免螺钉185的头部过高的凸出基板142，并且能够使得定位凸183能够自第三安装孔142b处伸出基板142。
93.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
94.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。