DE69127963T2 - Optisches Abtastsystem - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Abtastsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein optisches Abtastsystem dieser Gattung wird bei einem Informationsaufzeichnungsgerät, z.B. bei einem Laserdrucker verwendet.
Stand der Technik
• Figur 10 zeigt die Draufsicht eines in einem Informationsaufzeichnungsgerät verwendeten, nach dem Stand der Technik konstruierten optischen Abtastsystems und Figur 11 eine Schnittansicht dieses Systems. Ein Laseroszillator 2, ein Kollimatorobjektiv 3 und eine Zylinderlinse 4 sind an einer Seitenwand eines optischen Gehäuses 1 befestigt und im Gehäuse ist ein von einem Polygonspiegel 5 gebildeter Deflektor montiert. Eine sphärische Linse 6, eine torische Linse 7 und ein Reflexionsspiegel 8 sind in Richtung eines abgehenden Lichtstrahles hintereinander angeordnet.
• Der vom Laseroszillator emittierte Laserstrahl durchdringt die Kollimatorlinse 3 und die Zylinderlinse 4, wird vom Polygonspiegel 5 reflektiert und von der sphärischen Linse 6 und der torischen Linse 7 zwangskorrigiert und der daraus resultierende Abtastlichtstrahl wird vom Reflexionsspiegel 8 reflektiert und auf eine als Informationsaufzeichnungsmedium dienende Fotoleittrommel gerichtet.
• Bei einem nach dem Stand der Technik konstruierten optischen Abtastsystem sind die sphärische Linse 6 und die torische Linse 7 aus Glas gefertigt und mit einem durch ultraviolettes Licht aushärtenden Kleber auf der am optischen Kasten 1 vorhandenen Grundplatte befestigt, so daß das Aushärten des Klebers von einem die Linsen durchdringenden ultravioletten Strahl unterstützt wird.
• Neuerdings werden aus synthetischem Harz gefertigte Linsen häufig verwendet, um die Produktivität der Linsenfertigung zu erhöhen, Gewicht und Kosten der Linsen zu senken und deren Leistung durch nichtsphärische Flächen zu verbessern. Ein bevorzugtes synthetisches Harz in Hinsicht auf gute optische Eigenschaften, geringe Dimensionsänderungen durch Einwirken von Feuchtigkeit und auf mechanische Festigkeit ist Polykarbonatharz.
• Polykarbonatharz hat jedoch nur ein Viertel oder Fünftel der Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen wie Glas. Wenn Polykarbonatharzlinsen wie Glaslinsen gemäß dem Stand der Technik mit einem durch ultraviolette Strahlen aushärtenden Kleber befestigt werden sollen, treten folgende Probleme auf:
• Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht dauert lange und die Haltbarkeit ist gering. Der Kleber wird infolge der ungleichmäßigen Bestrahlung nicht gleichmäßig ausgehärtet Wenn die Intensität der ultravioletten Lichtstrahlen zu groß ist, wird das Polykarbonatharz durch eine fotochemische Oxidation verschlechtert.
• Das Dokument JP-A-60-144710 offenbart eine aus synthetischem Harz hergestellte Linse, welche in einer Linsentrommel montiert ist. Zur Befestigung der Linse in der Trommel sind in einem radialen Montageabschnitt der Linse außerhalb des effektiven Bereiches Schraubengewinde vorhanden. Außerdem weist die Linse einen dünnen kreisförmigen Vorsprung auf, welcher dem richtigen Positionieren der Linse in der Trommel dient.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bei optischen Abtastsystemen gemäß dem Stand der Technik vorhandenen oben erwähnten Nachteile zu eliminieren und diese Systeme so zu verbessern, daß Linsen aus synthetischem Harz innerhalb kurzer Zeit befestigt werden können.
• Beim optischen Abtastsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kleber auf der Rückseite oder Frontseite des Vorsprungs aufgetragen, die Linse auf der feststehenden Grundplatte positioniert und die das Aushärten unterstützende Bestrahlung senkrecht zum dünnen flachen Vorsprung der Linse vorgenommen. Auf diese Weise wird die Linse innerhalb kurzer Zeit auf der feststehenden Grundplatte befestigt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung die Abtastlinse aus synthetischem Harz gemäß Figur 1.
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• Figur 3 zeigt die Schnittansicht der Abtastlinse aus synthetischem Harz gemäß Figur 1.
• Die Figuren 4, 5 und 7 zeigen ein Verfahren zum sicheren Befestigen der Abtastlinse aus synthetischem Harz.
• Die Figuren 6, 8 und 9 zeigen in perspektivischer Darstellung weitere Ausführungsformen der Abtastlinse aus synthetischem Harz.
• Figur 10 zeigt die Draufsicht eines optischen Abtastsystems gemäß dem Stand der Technik.
• Figur 11 zeigt die Schnittansicht des optischen Abtastsystems gemäß dem Stand der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
• In einer ersten Ausführungsform des optischen Abtastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, verwendet in einem Laserdrucker wie Figur 1 zeigt, durchdringt ein von einer Lasereinheit 41 mit Laserlichtquelle und Kollimatorlinse emittierter Lichtstrahl eine zylindrische Linse 42, wird dann von einem in Form eines Polygondrehspiegels vorhandenen Deflektor 43 abgelenkt und von einer an der feststehenden Grundplatte 44 befestigten torischen Abtastlinse 45 auf eine Fotoleittrommel 46 fokussiert.
• Eine später beschriebene Abtastlinse aus synthetischem Harz wird im optischen Abtastsystem des Laserdruckers wie in Figur 1 gezeigt verwendet.
• Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung und Figur 3 die Schnittansicht der Abtastlinse 45. Die Abtastlinse 45 weist unterhalb des Effektivbereiches zungenförmige Vorsprünge 45a-45d auf. Um die Abtastlinse 45 an der feststehenden Grundplatte 44 zu befestigen, wird wie in Figur 4 gezeigt zunächst Kleber auf die an den Rückseiten der Vorsprünge 45a-45d vorhandenen Klebflächen 45a'-45d' aufgetragen, dann die Linse auf der feststehenden Grundplatte 44 positioniert und durch eine Glasfaser F ultraviolettes Licht V von oben auf die Vorsprünge 45a-45d gestrahlt.
• Wenn durch Ultraviolettstrahlen aushärtender Kleber verwendet wird, dient als Ultraviolettlichtquelle gewöhnlich eine Quecksilberleuchtröhre mit einer Wellenlänge von etwa 357 nm und einer Leistung von etwa 200 W bis 1 kW. Bei einer Abtastlinse 7 gemäß dem Stand der Technik mit einer Dicke von etwa 13 mm beträgt die Durchlässigkeit des Klebstoffes weniger als 1 % und zur Bestrahlung werden etwa 1 bis 2 Minuten benötigt. Bei der Abtastlinse 45 der vorliegenden Ausführungsform, deren Vorsprünge 45a-45d eine Länge L1 von 5 mm und eine Dicke L2 von 2 bis 3 mm haben, beträgt die Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen etwa 20 bis 30 % und das Aushärten des Klebers ist bereits nach einigen Sekunden erfolgt. Dadurch wird die Zeit des Bestrahlens mit ultraviolettem Licht stark verkürzt und eine ungleichmäßige Bestrahlung vermieden. Die Vorsprünge der Abtastlinse 45 haben vorzugsweise eine Dicke L2 von 1 bis 5 mm. Die Montage und wird erleichtert, wenn die Länge L1 der Vorsprünge mehr als 1 mm beträgt, bevorzugt werden aber 3 mm und mehr beträgt, um das Befestigen zu verbessern.
• Die Abtastlinse 45 kann aber auch durch Einsetzen in eine an der feststehenden Grundplatte 44 vorhandene Bohrung 44a und Auftragen von Kleber auf die an den Frontseiten der Vorsprünge 45a-45d vorgesehenen Klebflächen 45a'-45d' an der Grundplatte befestigt werden, wie Figur 5 zeigt. In diesem Fall erfolgt das Bestrahlen mit ultraviolettem Licht V von der Rückseite der Abtastlinse 45 durch die Glasfaser F, wodurch der gleiche Effekt wie bei der oben beschriebenen Befestigungsart erzielt wird. Bezüglich Positionieren der Glasfaser ist ein relativ großer Freiheitsgrad gegeben und die Höhe der Abtastlinse 45 kann verringert werden. Diese Befestigungsart ist besonders effektiv, wenn die zulässige Höhe der Abtastlinse 45 im optischen Abtastsystem gering ist.
• Figur 6 zeigt in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Abtastlinse, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 47. Ein zunächst sich horizontal dann vertikal vom Fuß der Abtastlinse 47 aus erstreckender dünner Vorsprung 47a ist integraler Bestandteil der Linse. Wenn die Abtastlinse 47 sicher an der feststehenden Grundplatte 44 befestigt werden soll, erhält die Grundplatte 44 eine dem Vorsprung 47a angepaßte Stufe 44b, wie Figur 7 zeigt, und die an der Stufe 44b anliegende Fläche 47a des Vorsprungs 47 dient als Klebfläche 47a'.
• Das vertikale Positionieren der Abtastlinse 47 wird durch den Vorsprung 47a ohne Verwendung von Kleber gewährleistet. Diese Befestigungsart ist effektiv, wenn die zulässige Höhe der Abtastlinse 47 im optischen System gering ist. Der Vorsprung 47a kann sich über die gesamte Länge der Abtastlinse 47 erstrecken, braucht aber auch nur so lang zu sein, wie zu einem sicheren Befestigen der Linse erforderlich ist.
• Figur 8 zeigt in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Abtastlinse&sub1; gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 48. Zwei an den beiden Enden einer Seite und außerhalb des effektiven Bereiches der Linse vorhandene dünne Vorsprünge 48a und 48b sind integraler Bestandteil der Abtastlinse 48. Ein von einer anderen Linsenseite im rechten Winkel zu den Vorsprüngen 48a und 48b sich erstreckender dünner Vorsprung 48c ist ebenfalls integraler Bestandteil der Abtastlinse 48.
• Zur sicheren Befestigung der Abtastlinse 48 an der feststehenden Grundplatte 44 dient ein an dieser Platte vorhandener Vorsprung 44c, an dem der Vorsprung 48c anliegt, und die Rückflächen 48a-48c werden als Klebflächen 48a'-48c' verwendet. Positioniergenauigkeit und Zuverlässigkeit der Befestigung werden durch den Vorsprung 48c zusätzlich zum Fuß der Abtastlinse 48 verbessert.
• Die im optischen Abtastsystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Laserabtastlinse aus synthetischem Harz hat die außerhalb des effektiven Linsenbereiches integral geformten dünnen Vorsprünge. Nach dem Auftragen des durch ultraviolettes Licht aushärtenden Klebers auf die Rückfläche oder Frontfläche des Vorsprungs wird die Linse auf der feststehenden Grundplatte positioniert und die Bestrahlung der dünnen Vorsprünge mit ultraviolettem Licht rechtwinklig zu diesen vorgenommen. Auf diese Weise wird das Befestigen innerhalb kurzer Zeit abgeschlossen, die Anzahl an Arbeitsschritten verringert und eine Kostensenkung erreicht. Da der Montageabschnitt mindestens von einem Vorsprung gebildet wird, erfolgt das Aushärten des Klebers gleichmäßig und die nach dem Aushärten auftretende Befestigungsverdrehung beeinflußt den effektiven Durchlaßbereich der Linse nicht. Dadurch wird eine Verschlechterung der optischen Eigenschaft verhindert.
• Figur 9 zeigt in perspektivischer Darstellung die Abtastlinse in einer weiteren Ausführungsform Die Befestigungsfläche 52 der Linse 50 aus synthetischem Harz ist die Bodenfläche des von der Mitte des Linsenfußes aus sich erstreckenden dünnen Vorsprungs 51. Die Linse 50 aus synthetischem Harz wird auf die bei den oben genannten Ausführungsformen beschriebene Weise positioniert und der durch ultraviolettes Licht aushärtende Klebers wird auf die Bodenfläche des dünnen Vorsprungs 51 aufgetragen. Der zum Befestigen vorhandene Vorsprung 51 ist integraler Bestandteil der Linse und ragt in der Nähe der optischen Achse aus der Linse.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Linse 50 aus synthetischem Harz über die schmale Befestigungsfläche 52 auf der Grundplatte 44 befestigt und dadurch kein Verdrehen ausgelöst. Das Verdrehen des effektiven Linsenbereiches wird durch Vergrößern des Abstandes zwischen dem dünnen Vorsprung 51 und dem effektiven Linsenbereich unterdrückt. Da der Vorsprung 51 dünn ist, ergibt sich eine hohe Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen und eine Verkürzung der Befestigungszeit.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke des Vorsprungs 51 der Linse 50 aus synthetischem Harz vorzugsweise 1 mm bis 5 mm. Die Länge des Vorsprungs beträgt mehr als 1 mm, um die Montage zu erleichtern, vorzugsweise aber mehr als 3 mm, um das Befestigen zu verbessern.
• Da nur ein dünner Vorsprung verwendet wird, kann die kompakte Ausführung der Linse aus synthetischem Harz beibehalten werden.
• Obwohl die torische Linse in den obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Linsen aus synthetischem Harz anwendbar.

Claims (11)

1. Optisches Abtastsystem, das aufweist

- eine Lichtquelle (41)

- einen Deflektor (43) zum Ablenken eines von der Lichtquelle (41) emittierten Lichtstrahles,

- eine Linse zum Ausrichten des vom Deflektor (43) abgelenkten Lichtstrahles in die vorgegebene Richtung und

- eine Grundplatte (44) zum Befestigen der Linse, wobei die Linse einen effektiven Bereich zum Durchlassen des Lichtstrahles und einen Montageabschnitt zum Befestigen auf der Grundplatte (44) mit einem zwischen dem Montageabschnitt und einem Abschnitt der Grundplatte (44) aufgetragenen aushärtenden Kleber aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Linse zum Ausrichten des abgelenkten Lichtstrahles in die vorgegebene Richtung eine Linse aus synthetischem Harz (45, 47, 48, 50) ist und

der Montageabschnitt einen außerhalb des effektiven Bereiches der Linse aus synthetischem Harz (45, 47, 48, 50) aus der Linse ragenden dünnen Vorsprung (45a-45d, 47a, 48a, 48b, 48c, 51) aufweist und dem Bestrahlen des aushärtbaren Klebers mit einem unterstützenden Licht angepaßt ist.

2. System gemäß Anspruch 1, wobei ein Einzelvorsprung (47a, 51) an der Harzlinse (47, 50) vorhanden ist.

3. System gemäß Anspruch 1, wobei mehrere Vorsprünge (45a- 45d, 48a, 48b, 48c) an der Harzlinse (45, 48) vorhanden sind.

4. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Harzlinse (45, 47, 48, 50) eine torische Linse ist.

5. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke des Vorsprungs (45a-45d, 47a, 48a, 48b, 48c, 51) 1 mm bis einschließlich 5 mm beträgt.

6. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Länge des Vorsprungs (45a bis 45d, 47a, 48a, 48b, 48c, 51) nicht weniger als 1 mm beträgt.

7. System gemäß Anspruch 3, wobei die Vorsprünge (48a, 48b, 48c) am Fuß und an einer Seite der Harzlinse (48) vorhanden sind.

8. System gemäß Anspruch 3, wobei die Vorsprünge (45a bis 45d) an den beiden Längsseiten der Harzlinse (45) vorhanden sind.

9. System gemäß Anspruch 1, wobei der Vorsprung (47a) sich horizontal und vertikal erstreckt.

10. System gemäß Anspruch 1, wobei der Vorsprung (51) an einer Längsseite der Harzlinse (50) in der Nähe der optischen Achse vorhanden ist.

11. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das System in einem Laserdrucker verwendet wird.