光扫描装置的制造方法、光扫描装置和图像形成装置与流程

本发明涉及光扫描装置的制造方法、光扫描装置以及具备该光扫描装置的图像形成装置。

背景技术：

一般来说，电子照相方式的图像形成装置具备光扫描装置，用于发射对像载体的表面写入静电潜影的激光。所述光扫描装置具备半导体激光元件以及准直透镜等光学部件和安装这些光学部件的合成树脂的支承件。

但是，由于所述半导体激光元件的发热以及定影装置的加热器的发热等，所述图像形成装置内的所述光扫描装置的周围容易变成高温。并且，所述光扫描装置中的所述支承件是合成树脂制的，在高温环境下持续使用，随着时间的推移会发生收缩变形。该收缩被称为后收缩等。

在所述图像形成装置中，当所述光扫描装置的所述支承件收缩时，从所述半导体激光元件到所述准直透镜的距离缩短。于是，所述像载体的表面上的激光的焦点位置发生变化，焦点位置的变化成为图像质量变差的原因。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供光扫描装置的制造方法、光扫描装置以及图像形成装置，即使光扫描装置中的合成树脂的支承件随着时间的推移而发生收缩时，也能够将所述光扫描装置输出的激光的焦点位置的变化抑制到极小。

本发明提供一种光扫描装置的制造方法，所述光扫描装置具备：支承件，是合成树脂的一体成形部件，具有形成有通孔的纵壁部；半导体激光元件，具有从主体部向外侧突出的凸缘部；基板；以及准直透镜，所述光扫描装置的制造方法的特征在于，包括如下工序：将所述半导体激光元件的前面作为头部，将所述凸缘部从所述纵壁部的第一面侧压入到与所述纵壁部的所述通孔中的所述凸缘部的外周面相接触的外接孔部；将所述半导体激光元件的背面侧的端子与所述基板相连接；在所述半导体激光元件的所述凸缘部被压入所述外接孔部之前或之后，将所述准直透镜安装到所述支承件上，所述凸缘部向所述外接孔部的压入，在所述凸缘部的所述半导体激光元件的前面侧的边缘部留在所述外接孔部内的位置停止，所述准直透镜在所述半导体激光元件的正面方向的出射光的路线上，安装在所述支承件上。

本发明提供一种光扫描装置，其包括：支承件，是合成树脂的一体成形部件，具有形成有通孔的纵壁部；半导体激光元件，被压入所述纵壁部的所述通孔中；基板，位于所述纵壁部的第一面侧，与所述半导体激光元件的背面侧的端子连接；以及准直透镜，在所述半导体激光元件的正面方向的出射光的路线上，安装在所述支承件上，所述半导体激光元件具有从主体部向外侧突出的凸缘部，所述纵壁部的所述通孔包括与所述凸缘部的外周面相接触的外接孔部，在所述凸缘部的所述半导体激光元件的前面侧的边缘部留在所述外接孔部内的状态下，所述凸缘部被压入所述纵壁部的所述外接孔部，通过将所述半导体激光元件的前面作为头部、所述凸缘部从所述纵壁部的所述第一面侧被压入所述外接孔部而产生的台阶，形成于所述外接孔部的内表面上。

本发明还提供一种图像形成装置，其包括：如上所述的光扫描装置；像载体，利用所述光扫描装置输出的激光，形成静电潜影；显影装置，使所述静电潜影显影为调色剂像；以及转印装置，将所述调色剂像转印到薄片件上。

按照本发明，能够提供即使光扫描装置中的合成树脂的支承件随时间的推移而收缩时、也能够将所述光扫描装置输出的激光的焦点位置的变化抑制到极小的光扫描装置的制造方法、光扫描装置以及图像形成装置。

本说明书适当地参照附图，通过对以下详细说明中记载的概念进行总结的方式来进行介绍。本说明书的意图并不是限定权利要求中记载的主题的重要特征和本质特征，此外，意图也不是限定权利要求中记载的主题的范围。此外，在权利要求中记载的对象，并不限定于解决本发明中任意部分中记载的一部分或全部缺点的实施方式。

附图说明

图1是具备实施方式的光扫描装置的图像形成装置的结构图。

图2是实施方式的光扫描装置所具备的光源单元的第一立体图。

图3是实施方式的光扫描装置所具备的光源单元的第二立体图。

图4是光源单元所具备的支承件的立体图。

图5是光源单元所具备的支承件的仰视图。

图6是半导体激光元件的立体图。

图7是实施方式的光扫描装置所具备的光源单元的支承件的一部分以及被压入支承件的通孔之前的半导体激光元件的断面图。

图8是实施方式的光扫描装置所具备的光源单元的支承件的一部分以及已被压入支承件的通孔的半导体激光元件的断面图。

图9是表示实施方式的光扫描装置所具备的光源单元的制造顺序的一个例子的流程图。

图10A-图10D是表示评价试验的比较例中的半导体激光元件的安装方法的图，图10A是第一比较例，图10B是第二比较例，图10C是第三比较例，图10D是第四比较例。

图11是表示评价试验的结果的曲线图。

具体实施方式

以下，边参照附图边对本发明的实施方式进行说明。此外，以下的实施方式只是将本发明具体化的一个例子，并不限定本发明的技术范围。

(图像形成装置10)

首先，边参照图1，边对具备实施方式的光扫描装置5的电子照相方式的图像形成装置10的构成进行说明。图1所示的图像形成装置10是打印机。图像形成装置10也可以是复印机、传真机或者数码复合机等。

图像形成装置10是在薄片件9上形成图像的装置，所述图像基于从未图示的终端装置接收到的印刷作业数据。薄片件9是纸、铜版纸、明信片、信封以及OHP薄片体等薄片体状的图像形成介质。

图像形成装置10具备薄片体收容部30、薄片体输送部3、图像形成部4、光扫描装置5以及定影装置6等。薄片体收容部30收容叠放的多张薄片件9。

在薄片体输送部3中，输送辊31将薄片件9从薄片体收容部30输送向薄片体输送通道300。并且，输送辊32沿薄片体输送通道300输送薄片件9。此外，排出辊33将形成图像后的薄片件9从薄片体输送通道300的出口排出到出纸盘101上。

图像形成部4执行图像形成处理，在薄片件9上形成与根据所述印刷作业数据生成的图像数据对应的图像。图1所示的图像形成装置10是串列型图像形成装置，是彩色打印机。因此，图像形成部4还具备中间转印带48、二次清洁装置480以及二次转印装置49。

另外，图像形成部4具备对应青色、品红、黄色以及黑色各色的多个单色图像形成部4x。并且，图像形成装置10具备多个调色剂补充部40，用于向后面所述的各显影装置43供给青色、品红、黄色以及黑色的各色的调色剂。

在薄片体输送部3中，输送辊32将薄片件9经由二次转印装置49输送向薄片体输送通道300的排出口。

各单色图像形成部4x都具备承载所述调色剂像的感光体41、带电装置42、显影装置43、一次转印装置45以及一次清洁装置47等。感光体41是像载体的一个例子。

感光体41转动，带电装置42使感光体41的表面均匀地带电。此外，通过光扫描装置5扫描激光向已带电的感光体41的表面写入静电潜影。光扫描装置5具备扫描器5a，使激光7扫描多面反射镜等。并且，光扫描装置5还具备fθ透镜5b等。

光扫描装置5具备光源单元50和扫描单元5x，所述光源单元50输出激光7，所述扫描单元5x包括扫描器5a以及fθ透镜5b。扫描单元5x扫描由光源单元50输出的激光7。由光扫描装置5输出的激光7在感光体41的表面形成所述静电潜影。此外，光源单元50和扫描单元也可以形成为一体。

并且，显影装置43通过向感光体41供给所述调色剂，将所述静电潜影显像为调色剂像。此外，从调色剂补充部40向显影装置43供给所述调色剂。

并且，一次转印装置45将感光体41表面的所述调色剂像转印到中间转印带48。另外，一次清洁装置47去除残留于感光体41表面的所述调色剂。

中间转印带48是形成环状的环形带状构件。中间转印带48以被两个辊架设的状态转动。在图像形成部4中，各单色图像形成部4x分别将各色的图像形成于转动的中间转印带48的表面。由此，各色图像重叠的彩色图像形成于中间转印带48。

二次转印装置49将形成于中间转印带48的所述调色剂像转印到薄片件9上。在本实施方式中，一次转印装置45、中间转印带48以及二次转印装置49是将感光体41上的所述调色剂像转印到薄片件9上的转印装置的一个例子。

二次清洁装置480去除中间转印带48上的经过二次转印装置49后的部分残留的所述调色剂。

定影装置6边将已形成图像的薄片件9夹入内置有加热器的加热辊61和加压辊62之间，边向后续工序送出。由此，定影装置6加热薄片件9上的所述调色剂，使图像定影到薄片件9上。

[光源单元50]

下面，边参照图2～6，边对光源单元50的构成进行说明。图2、3是分别从不同的方向观察的光源单元50的立体图。

光源单元50具备支承件51、半导体激光元件52、基板53、准直透镜54、光圈55以及反射镜56等。

支承件51是合成树脂的一体成形部件。例如，可以考虑支承件51是由聚碳酸酯(PC)以及聚苯乙烯(PS)混合的合成树脂构成的一体成形部件。

光源单元50具备多个半导体激光元件52。各半导体激光元件52输出激光7，所述激光7分别用于写入与青色、品红、黄色以及黑色的各色相对应的所述静电潜影。

图6是半导体激光元件52的立体图。半导体激光元件52具有主体部520、凸缘部522以及端子523。射出激光7的发光口521形成于主体部520的前面侧。主体部520以及凸缘部522的外壳部件是金属部件。

在半导体激光元件52中，凸缘部522是从主体部520向外侧突出的部分。在本实施方式中，主体部520的外周面以及凸缘部522的外周面是圆筒状。在半导体激光元件52的背面侧突出形成端子523。

支承件51具有形成有通孔5110的纵壁部511(参照图2～4)。在图4所示的例子中，纵壁部511是沿支承件51的外缘立起的平板状的部分。半导体激光元件52被压入到纵壁部511的通孔5110中。

基板53是半导体激光元件52的背面侧的端子523所连接的电子基板。基板53位于纵壁部511的第一面511a侧。纵壁部511的第一面511a是支承件51的外侧面。与纵壁部511的第一面511a相反的一侧的第二面511b是支承件51的内侧面。

在图4所示的例子中，纵壁部511的第一面511a上形成有两个突起部518。并且，纵壁部511上形成有从第一面511a侧拧入螺钉57的螺纹孔511z。

如图3、4所示，纵壁部511的两个突起部518分别嵌入已形成于基板53的两个第一通孔531中。并且，螺钉57通过已形成于基板53的第二通孔532被拧入到纵壁部511的螺纹孔511z中。由此，基板53被安装到支承件51上。

当将基板53安装于支承件51上时，半导体激光元件52的端子523穿过基板53的安装孔。并且，半导体激光元件52的端子523通过钎焊等固定在基板53上。

准直透镜54安装在支承件51上，且在半导体激光元件52射出的激光7的路线上。多个准直透镜54安装在支承件51上，且在已安装于纵壁部511的各半导体激光元件52的正面方向的位置。

即，各准直透镜54分别安装在支承件51的纵壁部511的第二面511b侧的位置。

在本实施方式中，在支承件51上安装各准直透镜54的位置形成有台座512。准直透镜54以在半导体激光元件52的正面方向上立起的状态，通过粘接剂粘接在台座512上。

光圈55安装在支承件51上，且在已通过准直透镜54的激光7的路线上。多个光圈55在超过各半导体激光元件52的正面方向上的准直透镜54的位置上安装在支承件51上。

在本实施方式中，支承件51的安装各光圈55的位置上形成有一对突起部513和通孔5130(参照图2、4、5)。一对突起部513嵌入到形成于光圈55的台座部的一对孔中，形成于光圈55的所述台座部的突起嵌入到支承件51的通孔5130中。

支承件51形成有隔板515，所述隔板515用于分隔安装有准直透镜54以及光圈55的部分的周围。隔板515形成有欠缺部516，所述欠缺部516构成通过光圈55的激光7的通道。

相对于支承件51的台座512，在与纵壁部511侧相反一侧的部分形成有开口514。支承件51上形成有分别对应各台座512的多个开口514。如上所述，台座512形成于支承件51的准直透镜54的安装位置。

当调整台座512上的准直透镜54的位置以及方向时，保持准直透镜54的未图示的夹具穿过开口514。即，开口514用于准直透镜54的安装位置的调整。

一对突起部513形成于开口514的两侧。各光圈55分别以跨越各开口514的状态安装于支承件51。

图5是支承件51的仰视图。支承件51是将相对于开口514与纵壁部511侧相反的一侧的位置作为树脂流入口G0的位置、利用模具成形的部件。因此，在利用模具成形支承件51时，流动状树脂从树脂流入口G0的位置绕过开口514的区域的两侧，流入从台座512延伸到纵壁部511的区域。

此外，从支承件51的台座512延伸到纵壁部511的部分与其他部分相比，容易形成为在高温下易于收缩的状态。

反射镜56安装在支承件51上，且在通过准直透镜54以及光圈55的激光7的路线上。多个反射镜56分别在超过各半导体激光元件52的正面方向上的准直透镜54以及光圈55的位置上安装到支承件51上。激光7倾斜地入射到反射镜56的反射面上，并向其他方向反射。

在本实施方式中，支承件51上安装有各反射镜56的位置形成有反射镜承载部517。反射镜56以其反射面被按压抵接到反射镜承载部517上的状态，由螺钉等固定到支承件51上。由此，反射镜56以其反射面朝向预定的方向的状态安装于支承件51。

在本实施方式中，纵壁部511的各通孔5110形成于高度不同的位置。即，各半导体激光元件52分别安装于纵壁部511的高度不同的位置上。

并且，被各反射镜56反射后的多个激光7在纵向上排列成一列。此外，支承件51还安装有其他光学仪器。

图像形成装置10内的光源单元50的周围由于半导体激光元件52的发热以及定影装置6的加热器的发热等容易处于高温。并且，光源单元50中的所述支承件51是合成树脂制的，在高温环境下持续使用，会随时间的推移而收缩变形。

在图像形成装置10中，当光源单元50的支承件51收缩时，从半导体激光元件52到准直透镜54的距离缩短。于是，感光体41的表面上的激光7的焦点位置发生变化，焦点位置的变化导致图像质量变差。

但另一方面，如果采用光源单元50，即使合成树脂的支承件51随时间的推移而收缩时，也能够将光源单元50输出的激光7的焦点位置的变化抑制到极小。以下对此进行说明。

[半导体激光元件52的安装结构]

以下，边参照图7、8，边对半导体激光元件52的安装结构进行说明。图7、8是光源单元50的支承件51上的通孔5110的部分以及半导体激光元件52的纵剖面图。图7表示半导体激光元件52被压入支承件51的通孔5110之前的状态。图8表示半导体激光元件52被压入支承件51的通孔5110中的状态。

纵壁部511的通孔5110包括与半导体激光元件52的凸缘部522的外周面相接触的外接孔部511x。外接孔部511x的内周面的横断面形状与凸缘部522的外周面的横断面形状相似。在本实施方式中，外接孔部511x的内周面是圆筒状。

本实施方式中，纵壁部511的通孔5110的第一面511a侧的一部分形成为内径比凸缘部522的外径大的导入孔部511y。

如图7所示，半导体激光元件52的凸缘部522将半导体激光元件52的前面作为头部，从纵壁部511的第一面511a侧压入到外接孔部511x中。

在半导体激光元件52被压入到外接孔部511x之前的状态下，外接孔部511x的内径比凸缘部522的外径稍小。金属的凸缘部522的刚度比合成树脂的外接孔部511x高。因此，通过凸缘部522被压入到外接孔部511中，外接孔部511x的内表面与凸缘部522相接触的部分的直径扩大到与凸缘部522的外径相同。

在以下的说明中，将凸缘部522的半导体激光元件52的前面侧的边缘部称为第一边缘部522x。另外，将凸缘部522的半导体激光元件52的后面侧的边缘部称为第二边缘部522y。

如图8所示，凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧被压入到外接孔部511x的中途的位置。即，在凸缘部522的第一边缘部522x留在外接孔部511x内的状态下，凸缘部522被压入外接孔部511x。

因此，由于凸缘部522的压入而产生的微小的台阶511s形成于外接孔部511x的内表面。台阶511s形成于对着外接孔部511x的内表面上的凸缘部522的第一边缘部522x的部分。该台阶511s表示将半导体激光元件52的前面作为头部，凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧被压入外接孔部511x的痕迹。

另外，在本实施方式中，凸缘部522的第二边缘部522y位于与外接孔部511x相比靠纵壁部511的第一面511a侧。即，第二边缘部522y在纵壁部511的第一面511a侧从外接孔部511x露出。

[光源单元50的制造方法]

下面，边参照图9所示的流程图，边对光源单元50的制造顺序的一个例子进行说明。在以下的说明中，S1、S2、…表示光源单元50的装配工序的识别符号。光源单元50的装配工序是部件相对支承件51的装配工序。此外，光源单元50的装配工序是光扫描装置5的制造方法中的一部分工序。

＜工序S1＞

首先，准备由模具成型形成的支承件51。如上所述，支承件51上形成有纵壁部511、通孔5110、台座512以及开口514等。

＜工序S2＞

接着，半导体激光元件52的凸缘部522被压入到支承件51的纵壁部511的通孔5110中的外接孔部511x。此时，将半导体激光元件52的前面作为头部，将凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧压入到外接孔部511x中(参照图7、8)。

在工序S2中，凸缘部522向外接孔部511x的压入，到凸缘部522上的第一边缘部522x留在外接孔部511x内的位置停止。即，将凸缘部522从第一面511a侧按入外接孔部511x内的工序在凸缘部522的第一边缘部522x通过外接孔部511x之前结束。由此，外接孔部511x的内表面形成有微小的台阶511s(参照图8)。

在本实施方式中，凸缘部522向外接孔部511x中的压入，在凸缘部522上的第二边缘部522y未到达外接孔部511x的位置停止。因此，凸缘部522的第二边缘部522y位于比外接孔部511x更靠纵壁部511的第一面511a侧。

＜工序S3＞

接着，将基板53安装到支承件51的纵壁部511的第一面511a侧上。在本工序中，纵壁部511的两个突起部518分别嵌入到基板53的两个第一通孔531中(参照图3)。由此，确定基板53相对于纵壁部511的位置。此时，半导体激光元件52的端子523穿过基板53的安装孔。并且，基板53由螺钉57固定在纵壁部511的第一面511a侧(参照图3)。

＜工序S4＞

然后，半导体激光元件52的背面侧的端子523通过钎焊连接到基板53的配线图案上。

＜工序S5＞

并且，准直透镜54安装在支承件51的台座512上。在本实施方式中，准直透镜54由粘接剂粘接到台座512上。

另外，在本工序中，在保持准直透镜54的未图示的夹具穿过支承件51的开口514的状态下，调整准直透镜54的位置以及方向。由此，准直透镜54在来自纵壁部511的第二面511b侧上的半导体激光元件52的前面的出射光的路线上安装在支承件51。

＜工序S6＞

并且，光圈55以及反射镜56等其他的光学仪器被安装在支承件51上。

此外，光源单元50的装配工序还包括以上未表示的工序，但对此省略说明。

在光源单元50的装配工序中，也可以考虑在凸缘部522被压入外接孔部511x的工序(S2)之前执行将准直透镜54安装到支承件51上的工序(S5)以及将光圈55等光学仪器安装到支承件51上的工序(S6)的一方或者两方。

＜评价试验＞

下面，边参照图10、11，边对比较光源单元50和比较例的光源单元的评价试验的结果进行说明。

图10A-图10D表示所述评价试验中的四个比较例EX1～EX4各自的半导体激光元件52的安装方法。在图10A-图10D中，箭头表示半导体激光元件52的压入方向。

第一比较例EX1与光源单元50相同，是将半导体激光元件52的前面作为头部，凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧被压入外接孔部511x的例子。

但是，在第一比较例EX1中，凸缘部522向外接孔部511x的压入，进行到凸缘部522的第一边缘部522x通过外接孔部511x的位置。由此，在凸缘部522的第一边缘部522x从外接孔部511x突出到第二面511b侧的状态下，凸缘部522被压入外接孔部511x。

第二比较例EX2与光源单元50相同，是将半导体激光元件52的前面作为头部，凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧被压入外接孔部511x的例子。

并且，在第二比较例EX2中，在凸缘部522的第一边缘部522x留在外接孔部511x内的状态下，凸缘部522被压入外接孔部511x。这一点也与光源单元50相同。

但是，在第二比较例EX2中，凸缘部522的第二边缘部522y由粘接剂5B粘接在纵壁部511上。

第三比较例EX3是将半导体激光元件52的背面作为头部，凸缘部522从纵壁部511的第二面511b侧压入到外接孔部511x中的例子。

在第三比较例EX3中，在凸缘部522的第二边缘部522y留在外接孔部511x内的状态下，凸缘部522被压入外接孔部511x。

第四比较例EX4是多次执行凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧向第二面511b侧的方向被压入到外接孔部511x中、和从与其相反方向被压入到外接孔部511x中的工序的例子。

在第四比较例EX4中，凸缘部522从纵壁部511的第一面511a侧被压入外接孔部511x中时，第一边缘部522x通过外接孔部511x。同样，凸缘部522从纵壁部511的第二面511b侧被压入外接孔部511x中时，第二边缘部522y通过外接孔部511x。然后，凸缘部522保持在第一边缘部522x从外接孔部511x突出于第二面511b侧的位置。

图11表示对光源单元50以及四个比较例EX1～EX4的光源单元的评价测试的结果。在图11中，EX0表示光源单元50的评价结果。

所述评价试验是与光源单元在高温环境下的使用相关的加速试验。在所述评价试验中，各光源单元在60℃的恒温槽内放置60小时。由此，支承件51产生收缩。然后，测量各光源单元射出的激光7的、主扫描方向上的焦点的变化量。

在所述评价试验中，激光7的纵向放大率α为565。当与准直透镜54的焦点距离为Fco、fθ透镜5b的焦点距离为Fθ时，通过将Fco以及Fθ代入公式α＝(Fco/Fθ)²，能够计算出纵向放大率α。

图11表示所述评价试验的测量结果。当焦点的变化量超过阈值P0时，形成于薄片件9的图像的质量出现可视觉辨认的劣化。

如图11所示，比较例EX1的焦点变化量比光源单元50的大，但比出现图像劣化的阈值P0小。另一方面，比较例EX2～EX4的焦点变化量都比阈值P0大。

如果采用光源单元50，即使合成树脂的支承件51在高温环境下经过长时间而收缩时，与比较例EX1～EX4相比，也能够抑制使激光7的焦点的变化量减小。

在光源单元50中，当支承件51收缩时，纵壁部511与准直透镜54的距离减小。推测此时，对应支承件51的收缩，半导体激光元件52在外接孔部511x内向纵壁部511的第一面511a侧后退。

半导体激光元件52的后退作用于半导体激光元件52和准直透镜54的距离保持为一定的方向。推测这是在光源单元50的所述评价试验中，得到良好的结果的主要因素。

另外，激光7的纵向放大率α越大，激光7的焦点变化的灵敏度越高。例如，当纵向放大率α为500时，半导体激光元件52和准直透镜54的距离变化1微米时的焦点的变化量，相对于纵向放大率α为100时，变为5倍。因此，当纵向放大率α大到超过300的程度时，采用光源单元50的效果更显著。

此外，也可以在各权利要求所记载的发明的范围内，通过自由地组合以上所示的实施方式和应用例，或者对实施方式和应用例进行适当的变形或省略一部分来构成本发明的光源单元的制造方法、光源单元以及图像形成装置。

本发明的范围并不限于上述内容，而是由权利要求的记载来定义，可以认为本说明书记载的实施方式只是举例说明，而并非进行限定。因此，所有不脱离权利要求的范围、界限的更改，以及等同于权利要求的范围、界限的内容都包含在权利要求的范围内。