JP5625756B2 - Manufacturing method of scanning optical device and adjustment amount calculation device used in manufacturing of scanning optical device - Google Patents
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本発明は、走査光学装置の製造方法および走査光学装置の製造時に使用する調整量演算装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a scanning optical device and an adjustment amount calculation device used at the time of manufacturing the scanning optical device.
光源と、当該光源から出射した光を光束に変換するカップリングレンズと、カップリングレンズを通過した光束を主走査方向に偏向する偏向器と、偏向器から出射した光束を主走査方向および副走査方向に収束または屈折させて被走査面上に結像する走査レンズを備える走査光学装置が知られている。
A light source, a coupling lens that converts light emitted from the light source into a light beam, a deflector that deflects the light beam that has passed through the coupling lens in the main scanning direction, and a light beam emitted from the deflector in the main scanning direction and
走査光学装置は、光束を被走査面において微細な点に結像する必要があるため、各光学部品自体の精度が要求されるとともに、各光学部品を、良好な結像状態を実現するように正確に配置する必要がある。例えば、特許文献1においては、調整がおおよそ済んでいる光源ユニット(半導体レーザとカップリングレンズを有するユニット)を調整対象の光源ユニットを使用する光学ユニット(走査光学装置)に搭載して像面付近の結像状態を観察し、その結果に基づいて調整対象の光源ユニットの調整基準を算出し、当該調整対象の光源ユニットの半導体レーザとカップリングレンズとの間隔を調整している。
Since the scanning optical device needs to form an image of a light beam on a fine point on the surface to be scanned, the accuracy of each optical component itself is required, and each optical component can realize a good imaging state. It is necessary to place it accurately. For example, in
しかしながら、従来技術においては個々の光学部品の検査で取得したデータを使用してはおらず、検査で合格品となった光学部品を組合せ、その組合せでの結像状態を観察(測定)して光源ユニットの調整を行っており、非効率的であった。 However, the conventional technology does not use the data acquired in the inspection of the individual optical components, but combines the optical components that have passed the inspection, and observes (measures) the imaging state of the combination to obtain the light source. The unit was adjusted and was inefficient.
そこで、本発明は、光学部品の検査で取得したデータを利用することで、効率的な走査光学装置の組み立てを実現する、走査光学装置の製造方法および走査光学装置の製造時に使用する調整量演算装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention uses the data obtained in the inspection of the optical component to realize efficient assembly of the scanning optical device, and the adjustment amount calculation used when manufacturing the scanning optical device. An object is to provide an apparatus.
前記した目的を達成するため、本発明は、光源と、前記光源から出射した光を光束に変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズを通過した光束を主走査方向に偏向する偏向器と、前記偏向器から出射した光束を主走査方向および副走査方向に収束または屈折させて被走査面上に結像する1つの走査レンズと、これらの各光学部品を支持する筐体とを備える走査光学装置の製造方法であって、
前記走査レンズを検査して、当該走査レンズの主走査方向および副走査方向についての焦点深度端を取得する検査工程と、
前記検査工程で取得した焦点深度端から、
Zml=(MDF_l+C1)/Mm
Zmu=(MDF_u−C1)/Mm
Zsl=(SDF_l+C2)/Ms
Zsu=(SDF_u−C2)/Ms
但し、
Mm:主走査方向の縦倍率
Ms:副走査方向の縦倍率
C1,C2:正の定数
MDF_l:主走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
MDF_u:主走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
SDF_l:副走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
SDF_u:副走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
を算出する調整可能量演算工程と、
Zml<Zmu
Zsl<Zsu
max{Zml,Zsl}<min{Zmu,Zsu}
のすべてを満たす場合に、max{Zml,Zsl}〜min{Zmu,Zsu}の範囲で前記カップリングレンズの光軸方向の調整量Scpを決定する調整量決定工程と、
前記筐体に前記検査工程で検査した前記走査レンズを組み付けるとともに、前記調整量決定工程により決定された調整量Scpに従い、前記カップリングレンズの光軸方向の位置を決めて前記カップリングレンズを前記筐体に組み付ける組付工程とを有することを特徴とする。なお、縦倍率は正の値とし、縦倍率を負の値で代入する場合には、上記のZml,Zmu,Zsl,Zsuを算出する式の右辺には、−1を乗じる。
In order to achieve the above object, the present invention includes a light source, a coupling lens that converts light emitted from the light source into a light beam, a deflector that deflects the light beam that has passed through the coupling lens in a main scanning direction, and Scanning optics comprising one scanning lens that focuses or refracts the light beam emitted from the deflector in the main scanning direction and the sub-scanning direction and forms an image on the surface to be scanned, and a housing that supports each of these optical components. A device manufacturing method comprising:
Inspecting the scanning lens to obtain a depth of focus end in the main scanning direction and sub-scanning direction of the scanning lens;
From the depth of focus end acquired in the inspection process,
Zml = (MDF_l + C1) / Mm
Zmu = (MDF_u-C1) / Mm
Zsl = (SDF_l + C2) / Ms
Zsu = (SDF_u−C2) / Ms
However,
Mm: vertical magnification in the main scanning direction Ms: vertical magnification in the sub-scanning direction C1, C2: positive constant MDF_l: smaller value of the depth of focus in the main scanning direction MDF_u: larger of the depth of focus in the main scanning direction One of the values SDF_l: the smaller value of the focal depth ends in the sub-scanning direction SDF_u: an adjustable amount calculating step for calculating the larger value of the focal depth ends in the sub-scanning direction;
Zml <Zmu
Zsl <Zsu
max {Zml, Zsl} <min {Zmu, Zsu}
An adjustment amount determining step for determining an adjustment amount Scp in the optical axis direction of the coupling lens in a range of max {Zml, Zsl} to min {Zmu, Zsu}
The scanning lens inspected in the inspection step is assembled to the casing, and the position of the coupling lens in the optical axis direction is determined in accordance with the adjustment amount Scp determined in the adjustment amount determination step. And an assembling step for assembling the housing. Note that when the vertical magnification is a positive value and the vertical magnification is substituted with a negative value, the right side of the above formula for calculating Zml, Zmu, Zsl, Zsu is multiplied by -1.
このように、検査工程において測定した、走査レンズの主走査方向の焦点深度端と、副走査方向の焦点深度端を利用して、調整可能量演算工程で、カップリングレンズの移動(調整)可能な量を計算し、さらに、調整量決定工程で、カップリングレンズの光軸方向の調整量Scpを算出するので、組付工程においては、この調整量Scpにしたがってカップリングレンズの位置を調整してカップリングレンズを筐体に組み付ければ、所望の光学性能を有する走査光学装置を得ることができる。すなわち、走査レンズの検査結果を利用して、効率的に走査光学装置を組み立てることができる。 In this way, the coupling lens can be moved (adjusted) in the adjustable amount calculation step using the depth of focus end in the main scanning direction and the depth of focus end in the sub-scanning direction measured in the inspection process. In the adjustment amount determination step, the adjustment amount Scp in the optical axis direction of the coupling lens is calculated. In the assembly step, the position of the coupling lens is adjusted according to the adjustment amount Scp. If the coupling lens is assembled to the housing, a scanning optical device having desired optical performance can be obtained. That is, the scanning optical device can be efficiently assembled using the inspection result of the scanning lens.
また、走査レンズの焦点深度端の測定により、規定の焦点深度規格を満たさない走査レンズは、従来、規格外として破棄していたが、本発明によれば、カップリングレンズの光軸方向の位置調整をすることで、可能な範囲で利用することができるようになった。 In addition, according to the present invention, the position of the coupling lens in the optical axis direction has been conventionally discarded as a non-standard scanning lens that does not satisfy the specified depth of focus standard by measuring the focal depth end of the scanning lens. By adjusting, it became possible to use as much as possible.
また、本発明は、光源と、前記光源から出射した光を光束に変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズを通過した光束を主走査方向に偏向する偏向器と、前記偏向器から出射した光束を主走査方向および副走査方向に収束または屈折させて被走査面上に結像する1つの走査レンズと、これらの各光学部品を支持する筐体とを備える走査光学装置の製造時に、前記光源に対する前記カップリングレンズの光軸方向の位置の調整量Scpを算出する調整量演算装置として構成することができる。
この調整量演算装置は、前記走査レンズの性能を検査することで得られる、当該走査レンズの主走査方向および副走査方向についての焦点深度端を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得された焦点深度端から、
Zml=(MDF_l+C1)/Mm
Zmu=(MDF_u−C1)/Mm
Zsl=(SDF_l+C2)/Ms
Zsu=(SDF_u−C2)/Ms
但し、
Mm:主走査方向の縦倍率
Ms:副走査方向の縦倍率
C1,C2:正の定数
MDF_l:主走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
MDF_u:主走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
SDF_l:副走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
SDF_u:副走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
を算出する調整可能量演算手段と、
Zml<Zmu
Zsl<Zsu
max{Zml,Zsl}<min{Zmu,Zsu}
のすべてを満たす場合に、max{Zml,Zsl}〜min{Zmu,Zsu}の範囲で前記カップリングレンズの光軸方向の調整量Scpを決定する調整量決定手段と、
前記調整量決定手段が決定した調整量Scpを出力する出力手段とを備える。
The present invention also provides a light source, a coupling lens that converts light emitted from the light source into a light beam, a deflector that deflects the light beam that has passed through the coupling lens in a main scanning direction, and the light emitted from the deflector. At the time of manufacturing a scanning optical device comprising one scanning lens that focuses or refracts a light beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction to form an image on the surface to be scanned, and a housing that supports each of these optical components, It can be configured as an adjustment amount calculation device that calculates an adjustment amount Scp of the position of the coupling lens in the optical axis direction with respect to the light source.
The adjustment amount calculation device includes an acquisition unit that acquires a depth of focus end in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the scanning lens obtained by inspecting the performance of the scanning lens;
From the focal depth end acquired by the acquisition means,
Zml = (MDF_l + C1) / Mm
Zmu = (MDF_u-C1) / Mm
Zsl = (SDF_l + C2) / Ms
Zsu = (SDF_u−C2) / Ms
However,
Mm: vertical magnification in the main scanning direction Ms: vertical magnification in the sub-scanning direction C1, C2: positive constant MDF_l: smaller value of the depth of focus in the main scanning direction MDF_u: larger of the depth of focus in the main scanning direction One of the values SDF_l: the smaller one of the depth-of-focus ends in the sub-scanning direction SDF_u: an adjustable amount calculating means for calculating the larger value of the depth-of-focus ends in the sub-scanning direction;
Zml <Zmu
Zsl <Zsu
max {Zml, Zsl} <min {Zmu, Zsu}
Adjustment amount determining means for determining an adjustment amount Scp in the optical axis direction of the coupling lens in a range of max {Zml, Zsl} to min {Zmu, Zsu}
Output means for outputting the adjustment amount Scp determined by the adjustment amount determination means.
このような装置によれば、走査レンズの焦点深度端に基づいてカップリングレンズの調整量Scpを出力するので、組立工程において、この調整量Scpを取得して、効率的に走査光学装置の組立をすることができる。 According to such an apparatus, since the adjustment amount Scp of the coupling lens is output based on the end of the focal depth of the scanning lens, the adjustment amount Scp is acquired in the assembling process to efficiently assemble the scanning optical device. Can do.
本発明によれば、走査レンズの検査結果を利用して、効率的に走査光学装置を組み立てることができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently assemble a scanning optical device using the inspection result of the scanning lens.
次に、本発明の一実施形態の製造方法について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、一実施形態の製造方法で対象となる走査光学装置10は、光源ユニット14、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4、偏向器の一例としてのポリゴンミラー5、走査レンズの一例としてのfθレンズ6を有し、これらにより、光源ユニット14から出射されたレーザ光を感光体ドラム9の被走査面9Aにスポット状に集光し、走査するように構成されている。これらの各光学部品は、筐体20に固定されている。
Next, a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 1, a scanning
光源ユニット14は、光源の一例としての半導体レーザ1と、カップリングレンズの一例としてのコリメートレンズ2とを備えて構成されている。半導体レーザ1およびコリメートレンズ2は、光源支持体14Aに固定(支持)されている。
The
半導体レーザ1は、一または複数の発光素子を有し、複数の発光素子を有する場合には、副走査方向(主走査方向に直交する方向。図1では紙面奥行き方向。図2も参照。)に複数の発光素子が並んで配置されている(図示せず)。なお、副走査方向にずれて配置される複数の発光素子は、必要に応じ、主走査方向にも多少ずらして配置することができる。
The
コリメートレンズ2は、半導体レーザ1から出射したレーザ光を光束に変換するレンズである。この光束は、平行光、収束光および発散光のいずれでもよい。
The
開口絞り3は、コリメートレンズ2で作られた光束の径を規定する開口を有する部材である。
The
シリンドリカルレンズ4は、コリメートレンズ2および開口絞り3を通過した光束をポリゴンミラー5のミラー面5A上において、主走査方向に長手の線状に結像させるレンズである。
The
ポリゴンミラー5は、複数のミラー面5Aが、回転軸5Bから等距離に配置された部材であり、図1では、6つミラー面5Aを有するものを例示している。ポリゴンミラー5は、回転軸5Bを中心に一定速度で回転され、シリンドリカルレンズ4を通過した光束を主走査方向に偏向する。なお、この光束が偏向される方向が主走査方向である(図2も参照)。
The
fθレンズ6は、走査光学装置10に1つのみ設けられている。fθレンズ6は、ポリゴンミラー5で反射されることで偏向された光束を主走査方向および副走査方向に収束または屈折させることで被走査面9A上にスポット状に結像させ、かつ、ポリゴンミラー5のミラー面5Aの面倒れを補正している。fθレンズ6は、ポリゴンミラー5により等角速度で偏向された光束を、被走査面9A上に等速で走査するようなfθ特性を有している。fθレンズ6は、対向する一対の入射側(ポリゴンミラー5側)のレンズ面L1と出射側(被走査面9A側)のレンズ面L2を有している。これらのレンズ面L1,L2は、一例として主走査面内において非球面形状で、共にトーリック面である。そして、レンズ面L1,L2の副走査面(主走査方向に直交する断面)内の曲率は、有効部内において光軸A1の軸上から主走査方向の外側に向って連続的に変化している。
Only one
fθレンズ6は、上述のように、1つのみで主走査方向の高精度なfθ変換と副走査方向の面倒れ補正を行うため、上述した各光学部品の中で最も複雑な光束の変換を行うものである。そのため、被走査面9A上に正確に光束の焦点を合わせるには、光学部品の中でfθレンズ6の光学性能の精度(形状精度)が最も重要であり、筐体20に各光学部品を組み付ける際には、fθレンズ6の特性に応じて他の光学部品の位置調整を行うことが望ましい。本実施形態では、fθレンズ6の特性に応じて、半導体レーザ1に対するコリメートレンズ2の位置を調整することで、被走査面9A上での結像状態を調整する。
As described above, since only one
具体的に、図3、図4のフローチャートを参照しながら、本実施形態の走査光学装置の製造方法を説明する。
図3に示すように、本実施形態の製造方法では、fθレンズ6を検査して、主走査方向および副走査方向のそれぞれについての焦点深度端を取得する(ステップS1、検査工程)。この検査には、fθレンズ6以外の光学部品として、十分な精度を有するものを、正確な位置に組み付けたマスターの走査光学装置を用意し、このマスターの走査光学装置に検査対象とするfθレンズ6を組み付ける。そして、複数の像高位置で結像させた光束の断面形状(光強度分布)を測定して後述するスルーフォーカス曲線を取得する。
Specifically, a method for manufacturing the scanning optical device of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
As shown in FIG. 3, in the manufacturing method of the present embodiment, the
焦点深度端は、被走査面9Aから光軸A1の方向にずれた量(デフォーカス位置、といい、本実施形態では光源から遠い側を正の値とし、近い側を負の値とする)と光束の直径の関係を測定したとき、所望の光束の直径となるときの光源から遠い側のデフォーカス位置と光源に近い側のデフォーカス位置の2つの値である。光束の直径は、主走査方向の大きさと副走査方向の大きさを測定することで、主走査方向についての焦点深度端2つと、副走査方向についての焦点深度端2つが得られる。
The depth of focus end is an amount displaced from the
具体的には、焦点深度端は、fθレンズ6のスルーフォーカス曲線を見ることでよく理解することができる。図5に示すように、各像高位置(図5では、−105mm,0mm,105mmの3点を例示。像高について図1も参照。)で、デフォーカス位置と光束径の関係をプロットすると、各像高位置での測定において、所定のデフォーカス位置で最も光束径が小さくなり、その最も光束径が小さくなるデフォーカス位置から離れる程、光束径が大きくなるようなU字形の曲線(「デフォーカス曲線」という。)が得られる。これらの複数のデフォーカス曲線のうち、最も大きな光束径を示すデフォーカス曲線を選択して繋いだ曲線がスルーフォーカス曲線である(図5の太線)。走査光学装置10において保証する像の大きさ(被走査面9A上で許す最大の光束径)を基準光束径と呼ぶとすると、スルーフォーカス曲線が基準光束径を取る2つのデフォーカス位置が2つの焦点深度端である。
Specifically, the depth of focus end can be well understood by looking at the through focus curve of the
ステップS1で測定する焦点深度端は、主走査方向と副走査方向の両方についてであるので、例えば、主走査方向については、図6の実線のようなスルーフォーカス曲線により、基準光束径Dm(例えば75μm)の光束径を取るデフォーカス位置として、大きい方の焦点深度端MDF_u(+8mm)と小さい方の焦点深度端MDF_l(−2mm)を得ることができる。また、副走査方向については、図7の実線のようなスルーフォーカス曲線により、基準光束径Ds(例えば95μm)の光束径を取るデフォーカス位置として、大きい方の焦点深度端SDF_u(+6.5mm)と小さい方の焦点深度端SDF_l(−5.4mm)を得ることができる。 Since the depth of focus end measured in step S1 is in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, for example, in the main scanning direction, a reference light beam diameter Dm (for example, by a through focus curve such as a solid line in FIG. 6). As a defocus position having a beam diameter of 75 μm), a larger depth of focus end MDF_u (+8 mm) and a smaller depth of focus end MDF_l (−2 mm) can be obtained. Further, in the sub-scanning direction, the larger focal depth end SDF_u (+6.5 mm) is used as a defocus position having a light beam diameter of a reference light beam diameter Ds (for example, 95 μm) by a through focus curve as shown by a solid line in FIG. The smaller focal depth end SDF_l (−5.4 mm) can be obtained.
このように決定された焦点深度端は、大きい方の値と小さい方の値の間のデフォーカス位置の範囲では、所望の(保証する)小ささの像を得ることができることを意味する値で、いわば、フォーカス位置のずれの許容範囲の端部を意味する。走査光学装置10を構成するすべての部品の誤差および組付誤差を考慮しても、フォーカスのずれ量(デフォーカス量)が大きい方と小さい方の焦点深度端の間にあるのであれば、他の光学部品とともに、fθレンズ6を設計通りの位置で(設計した称呼寸法から所定の公差範囲内で)筐体20に固定すれば、被走査面9Aにおいて所望の小ささの像を得ることができる。
The focal depth end determined in this way is a value that means that a desired (guaranteed) small image can be obtained in the range of the defocus position between the larger value and the smaller value. In other words, it means the end of the allowable range of focus position deviation. Even if the errors and assembly errors of all the parts constituting the scanning
そこで、ここでは一例として、走査光学装置10を構成するすべての部品の誤差および組付誤差を考慮して、fθレンズ6として必要とされる(光学部品を位置調整することなく筐体20に組み付けても、所望の小ささの像が得られる程度に許容される、の意味)デフォーカス量が、主走査方向および副走査方向について、例えば、共に−4mm〜+4mmであるとする。すなわち、主走査方向の必要とする焦点深度の半分の値C1が4(mm)であり、副走査方向の必要とする焦点深度の半分の値C2が4(mm)であるとする。
Therefore, here, as an example, the
このようにC1,C2を設定したとき、
ステップS2において、
MDF_l<−C1(=−4)・・・(1)
MDF_u>C1(=4) ・・・(2)
SDF_l<−C2(=−4)・・・(3)
SDF_u>C2(=4) ・・・(4)
のすべてを満たすかどうかを判定する。
When C1 and C2 are set in this way,
In step S2,
MDF_l <−C1 (= −4) (1)
MDF_u> C1 (= 4) (2)
SDF_l <−C2 (= −4) (3)
SDF_u> C2 (= 4) (4)
Determine whether all of the above are satisfied.
これらの不等式をすべて満たす場合(S2,Yes)、各光学部品の位置調整をしなくても、所望の小ささの像を得ることができるので、コリメートレンズ2の光軸方向の調整量Scpを0として、fθレンズ6を設計通りの位置で筐体20に組み付けるとともに、コリメートレンズ2を位置調整せずに設計通りの位置で光源支持体14Aに組み付け、光源ユニット14として筐体20に組み付ける(S3)。
When all of these inequalities are satisfied (S2, Yes), an image with a desired small size can be obtained without adjusting the position of each optical component. Therefore, the adjustment amount Scp of the
一方、ステップS2で、不等式を1つでも満たさない場合(S2,No)、従来は、fθレンズ6を使用しないで破棄していたのであるが、本実施形態においては、ステップS4以降で、可能な限りコリメートレンズ2の調整量Scpを算出して、組立時にコリメートレンズ2の位置調整をすることで、そのfθレンズ6を使用するようにしている。
On the other hand, if at least one inequality is not satisfied in step S2 (S2, No), in the past, it was discarded without using the
一例として、図6、図7のスルーフォーカス曲線においては、副走査方向の焦点深度端SDF_lが−4より小さく、SDF_mが4より大きいことで上記の(3)、(4)式を満たす。主走査方向の焦点深度端は、MDF_uは4より大きく(2)式を満たすが、MDF_lは−4より大きく、(1)式を満たさない。なお、図6、図7における破線は、コリメートレンズ2を移動させることにより、焦点位置を移動させた場合のスルーフォーカス曲線である。
As an example, in the through focus curves of FIGS. 6 and 7, the depth of focus SDF_l in the sub-scanning direction is smaller than −4 and SDF_m is larger than 4, thereby satisfying the above expressions (3) and (4). At the focal depth end in the main scanning direction, MDF_u is larger than 4 and satisfies Expression (2), but MDF_l is larger than −4 and does not satisfy Expression (1). 6 and FIG. 7 is a through focus curve when the focal position is moved by moving the
ステップS4においては、次式により、まず、調整可能量Zml,Zmu,Zsl,Zsuを算出する(S4、調整可能量演算工程)。
Zml=(MDF_l+4)/Mm ・・・(5)
Zmu=(MDF_u−4)/Mm ・・・(6)
Zsl=(SDF_l+4)/Ms ・・・(7)
Zsu=(SDF_u−4)/Ms ・・・(8)
但し、
Mm:主走査方向の縦倍率
Ms:副走査方向の縦倍率
In step S4, first, the adjustable amounts Zml, Zmu, Zsl, Zsu are calculated by the following equation (S4, adjustable amount calculation step).
Zml = (MDF_l + 4) / Mm (5)
Zmu = (MDF_u-4) / Mm (6)
Zsl = (SDF_l + 4) / Ms (7)
Zsu = (SDF_u-4) / Ms (8)
However,
Mm: vertical magnification in the main scanning direction Ms: vertical magnification in the sub-scanning direction
縦倍率は、コリメートレンズ2を光軸方向に動かしたときの、(焦点位置の移動量/コリメートレンズの移動量)に相当する値である。前記したように、縦倍率は本発明において正の値として前記式(5)〜(8)を定義しており、縦倍率を負の値で扱う場合には、(5)〜(8)式の右辺は−1を乗じた形式となる。調整可能量は、例えばZmlについて見れば、MDF_lと−4の差を主走査方向の縦倍率Mmで割ったものなので、光束の直径が基準光束径Dmとなる光束断面を−4mmの位置まで移動させると仮定したときの、コリメートレンズ2を移動させる量(方向付きの量)である。Zmu,Zsl,Zsuも同様である。
The vertical magnification is a value corresponding to (the movement amount of the focal position / the movement amount of the collimating lens) when the
そして、図4に示すように、ステップS5において、これらの調整可能量Zml,Zmu,Zsl,Zsuの大きさの関係を比較して、コリメートレンズ2の位置調整により、所望の小ささの光束径が得られるかを判定する。具体的には、
Zml<Zmu ・・・(9)
Zsl<Zsu ・・・(10)
max{Zml,Zsl}<min{Zmu,Zsu} ・・・(11)
を満たすかを判定する。なお、max{a1,a2,a3,・・・}は、{a1,a2,a3,・・・}の集合のうち、最も大きい値を選択することを意味し、min{a1,a2,a3,・・・}は、{a1,a2,a3,・・・}の集合のうち、最も小さい値を選択することを意味する。上記の式において(9)式は、主走査方向の2つの焦点深度端の一方が−4mm〜4mm内にある場合に、その一方を−4mm〜4mm外に移動させることで他方が−4mm〜4mm内に入ることがないか確認するもので、(10)式は、副走査方向の2つの焦点深度端の一方が−4mm〜4mm内にある場合に、その一方を−4mm〜4mm外に移動させることで他方が−4mm〜4mm内に入ることがないかを確認するものである。また(11)式は、主走査方向の焦点深度端と副走査方向の焦点深度端の互いの関係において同様の確認をするもので、4つの焦点深度端のうち1つの焦点深度端を−4mm〜4mmの範囲外に移動させることで、他の焦点深度端が−4mm〜4mmの範囲内に入ることがないかを確認するものである。
Then, as shown in FIG. 4, in step S <b> 5, the relationship between the sizes of these adjustable amounts Zml, Zmu, Zsl, and Zsu is compared, and by adjusting the position of the
Zml <Zmu (9)
Zsl <Zsu (10)
max {Zml, Zsl} <min {Zmu, Zsu} (11)
Judgment is satisfied. Note that max {a1, a2, a3,...} Means that the largest value is selected from the set of {a1, a2, a3,. ,... Means that the smallest value is selected from the set of {a1, a2, a3,. In the above equation, when one of the two focal depth ends in the main scanning direction is within −4 mm to 4 mm, the other is moved outside −4 mm to 4 mm, and the other is −4 mm to 4 mm. When one of the two focal depth ends in the sub-scanning direction is within -4 mm to 4 mm, one of them is outside -4 mm to 4 mm. It is confirmed whether the other does not enter within -4 mm-4 mm by moving. Further, the expression (11) confirms the same in the relationship between the depth of focus end in the main scanning direction and the depth of focus end in the sub-scanning direction. One of the four depth of focus ends is −4 mm. By moving it outside the range of ˜4 mm, it is confirmed whether the other depth of focus ends within the range of −4 mm to 4 mm.
これを、図8を参照して説明すると、調整量Scpとして、一つの値を選択するのであるが、主走査方向についてなら調整できる範囲(取り得るScpの値)と、副走査方向についてなら調整できる範囲(取り得るScpの値)に重なりがあれば、調整量Scpが設定できるということである。図8では、この重なりの範囲をRSで示している。 This will be described with reference to FIG. 8. One value is selected as the adjustment amount Scp, but the adjustment range (possible Scp value) for the main scanning direction and the adjustment for the sub-scanning direction. If there is an overlap in the possible range (possible Scp values), the adjustment amount Scp can be set. In FIG. 8, this overlapping range is indicated by RS.
(9)〜(11)式のうち、一つでも満たさない場合(S5,No)、コリメートレンズ2の位置を調整しても、すべての像高においては光束径を所定の大きさより小さくできないので(S10)、そのfθレンズ6を組立に使用するのを断念する。
If any one of the expressions (9) to (11) is not satisfied (S5, No), even if the position of the
(9)〜(11)式のすべてを満たす場合(S5,Yes)、コリメートレンズ2の調整量Scpを下記式(12)により算出する(S6、調整量決定工程)。
Scp=(max{Zml,Zsl}+min{Zmu,Zsu})/2・・・(12)
すなわち、取り得る調整量Scpの値の範囲(図8のRSの範囲)のうち、中央の値を選択するということである。このようにして、取り得る調整量Scpの値の範囲のうち、中央値を用いることで、光束が所望の径より大きくならないよう、できるだけ大きなマージンをとることができる。
When all of the expressions (9) to (11) are satisfied (S5, Yes), the adjustment amount Scp of the
Scp = (max {Zml, Zsl} + min {Zmu, Zsu}) / 2 (12)
That is, the central value is selected from the range of possible adjustment amount Scp values (RS range in FIG. 8). In this way, by using the median value in the range of possible adjustment amount Scp, a margin as large as possible can be taken so that the luminous flux does not become larger than the desired diameter.
調整量Scpを決定したら、fθレンズ6を設計通りの位置で筐体20に組み付ける(S7、組付工程)。そして、光源支持体14Aに半導体レーザ1およびコリメートレンズ2を組み付けて光源ユニット14を作成する。この際、調整量Scpに従い半導体レーザ1に対するコリメートレンズ2の光軸方向の位置を調整する(S8、組付工程)。さらに、作成した光源ユニット14とその他の光学部品を、筐体20に、設計通りの位置で組み付ける(S9、組付工程)。
When the adjustment amount Scp is determined, the
以上のようにして、本実施形態の走査光学装置10の製造方法によれば、fθレンズ6の焦点深度端の測定結果を利用して、コリメートレンズ2の位置調整をするべきか否か、また、調整するとしたら、その調整量Scpはいくつにするべきかを算出し、この調整量Scpに基づいてコリメートレンズ2の位置調整をすることで、被走査面9Aにおいて所望の光束径の像を得ることができる。そして、コリメートレンズ2の位置の調整可能範囲を考慮して調整が不可能な場合にのみ、そのfθレンズ6を使用しないので、従来であれば、性能が不十分であるとして使用しなかったfθレンズ6をも組立に使用して、歩留まりを向上させることができる。以上のように、本実施形態の走査光学装置10の製造方法によれば、効率的に走査光学装置10を製造することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the scanning
なお、本発明は、調整量Scpの演算装置として構成することができる。すなわち、CPU、ROM、RAMなどを有する演算装置に、焦点深度端の情報を入力し、ステップS2,S4〜S6までの処理を行わせて、調整量Scpを出力する構成とすることができる。具体的には、コンピュータに、前記走査レンズの性能を検査することで得られる、当該走査レンズの主走査方向および副走査方向についての焦点深度端を取得する取得手段、取得手段で取得された焦点深度端から、式(5)〜(8)を算出する調整可能量演算手段、式(9)〜(11)の不等式を判断して、これらのすべてを満たす場合に、式(12)によりコリメートレンズ2の光軸方向の調整量Scpを決定する調整量決定手段、調整量決定手段が決定した調整量Scpを出力する出力手段を設ければよい。
取得手段における焦点深度端の取得は、fθレンズ6の検査装置から電気信号により入力させてもよいし、キーボードから人が入力してもよい。また、出力手段は、画面上に調整量Scpを出力して、工程の作業者が、この調整量Scpを確認してもよいし、コリメートレンズ2の組付装置に、調整量Scpを電気信号(データ)として出力してもよい。
Note that the present invention can be configured as an arithmetic unit for the adjustment amount Scp. That is, it is possible to input the depth-of-focus information to an arithmetic unit having a CPU, ROM, RAM, etc., and perform the processes from steps S2 and S4 to S6 to output the adjustment amount Scp. Specifically, the focus acquired by the acquisition means and the acquisition means for acquiring the depth of focus end in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the scanning lens obtained by inspecting the performance of the scanning lens in a computer. Adjustable amount calculation means for calculating the expressions (5) to (8) from the depth end, and judging the inequalities of the expressions (9) to (11) and satisfying all of these, the collimation according to the expression (12) An adjustment amount determination unit that determines the adjustment amount Scp in the optical axis direction of the
The acquisition of the focal depth end in the acquisition means may be input by an electrical signal from the inspection device of the
以上に本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。例えば、前記実施形態においては、半導体レーザ1とコリメートレンズ2を、光源支持体14Aに共に支持させて光源ユニット14を組み立て、光源ユニット14を筐体20に組み付けることで、コリメートレンズ2を筐体20に組み付けたが、光源ユニット14を作成することなく、コリメートレンズ2を直接筐体20に組み付けてもよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented. For example, in the above-described embodiment, the
また、調整量決定工程または調整量決定手段は、式(12)により、取り得る調整量Scpの値の範囲の中央値を選択していたが、中央値に限らず、max{Zml,Zsl}〜min{Zmu,Zsu}の範囲で自由に調整量Scpを決定することができる。 Further, the adjustment amount determining step or the adjustment amount determining means has selected the median of the range of possible adjustment amounts Scp according to the equation (12), but is not limited to the median, and max {Zml, Zsl} The adjustment amount Scp can be freely determined within the range of ~ min {Zmu, Zsu}.
さらに、組付工程においては、一例として、先にfθレンズ6を筐体20に組み付けて、その後、コリメートレンズ2を組み付けたが、fθレンズ6と、コリメートレンズ2の組付順序は、どちらが先であってもよく、fθレンズより先にコリメートレンズ2を筐体20に組み付けても構わない。
Furthermore, in the assembling process, as an example, the
また、偏向器の一例として、ポリゴンミラー5を例示したが、偏向器としてガルバノミラーを採用することもできる。
Moreover, although the
1 半導体レーザ
2 コリメートレンズ
4 シリンドリカルレンズ
5 ポリゴンミラー
6 fθレンズ
9 感光体ドラム
9A 被走査面
10 走査光学装置
14 光源ユニット
14A 光源支持体
20 筐体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記走査レンズを検査して、当該走査レンズの主走査方向および副走査方向についての焦点深度端を取得する検査工程と、
前記検査工程で取得した焦点深度端から、
Zml=(MDF_l+C1)/Mm
Zmu=(MDF_u−C1)/Mm
Zsl=(SDF_l+C2)/Ms
Zsu=(SDF_u−C2)/Ms
但し、
Mm:主走査方向の縦倍率
Ms:副走査方向の縦倍率
C1,C2:正の定数
MDF_l:主走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
MDF_u:主走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
SDF_l:副走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
SDF_u:副走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
を算出する調整可能量演算工程と、
Zml<Zmu
Zsl<Zsu
max{Zml,Zsl}<min{Zmu,Zsu}
のすべてを満たす場合に、max{Zml,Zsl}〜min{Zmu,Zsu}の範囲で前記カップリングレンズの光軸方向の調整量Scpを決定する調整量決定工程と、
前記筐体に前記検査工程で検査した前記走査レンズを組み付けるとともに、前記調整量決定工程により決定された調整量Scpに従い、前記カップリングレンズの光軸方向の位置を決めて前記カップリングレンズを前記筐体に組み付ける組付工程とを有することを特徴とする走査光学装置の製造方法。 A light source, a coupling lens that converts light emitted from the light source into a light beam, a deflector that deflects the light beam that has passed through the coupling lens in a main scanning direction, and a light beam emitted from the deflector in the main scanning direction and A scanning optical device manufacturing method comprising: one scanning lens that focuses or refracts in a sub-scanning direction and forms an image on a scanned surface; and a housing that supports each of these optical components.
Inspecting the scanning lens to obtain a depth of focus end in the main scanning direction and sub-scanning direction of the scanning lens;
From the depth of focus end acquired in the inspection process,
Zml = (MDF_l + C1) / Mm
Zmu = (MDF_u-C1) / Mm
Zsl = (SDF_l + C2) / Ms
Zsu = (SDF_u−C2) / Ms
However,
Mm: vertical magnification in the main scanning direction Ms: vertical magnification in the sub-scanning direction C1, C2: positive constant MDF_l: smaller value of the depth of focus in the main scanning direction MDF_u: larger of the depth of focus in the main scanning direction One of the values SDF_l: the smaller value of the focal depth ends in the sub-scanning direction SDF_u: an adjustable amount calculating step for calculating the larger value of the focal depth ends in the sub-scanning direction;
Zml <Zmu
Zsl <Zsu
max {Zml, Zsl} <min {Zmu, Zsu}
An adjustment amount determining step for determining an adjustment amount Scp in the optical axis direction of the coupling lens in a range of max {Zml, Zsl} to min {Zmu, Zsu}
The scanning lens inspected in the inspection step is assembled to the casing, and the position of the coupling lens in the optical axis direction is determined according to the adjustment amount Scp determined in the adjustment amount determination step, and the coupling lens is A method of manufacturing a scanning optical device, comprising: an assembling step for assembling the housing.
Scp=(max{Zml,Zsl}+min{Zmu,Zsu})/2
により調整量Scpを決定することを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置の製造方法。 The adjustment amount determining step includes
Scp = (max {Zml, Zsl} + min {Zmu, Zsu}) / 2
The method of manufacturing a scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the adjustment amount Scp is determined by:
MDF_l<−C1
MDF_u>C1
SDF_l<−C2
SDF_u>C2
のすべてを満たす場合には、前記調整可能量演算工程および前記調整量決定工程を行わずに、調整量Scpを0とし、前記組付工程において、設計通りの位置で前記カップリングレンズを前記筐体に組み付けることを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置の製造方法。 The focal depth ends in the main scanning direction and the sub-scanning direction obtained by the inspection process are as follows:
MDF_l <−C1
MDF_u> C1
SDF_l <−C2
SDF_u> C2
If all of the above are satisfied, the adjustment amount Scp is set to 0 without performing the adjustable amount calculation step and the adjustment amount determination step, and the coupling lens is placed at the position as designed in the assembly step. The method of manufacturing a scanning optical device according to claim 1, wherein the scanning optical device is assembled to a body.
前記走査レンズの性能を検査することで得られる、当該走査レンズの主走査方向および副走査方向についての焦点深度端を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得された焦点深度端から、
Zml=(MDF_l+C1)/Mm
Zmu=(MDF_u−C1)/Mm
Zsl=(SDF_l+C2)/Ms
Zsu=(SDF_u−C2)/Ms
但し、
Mm:主走査方向の縦倍率
Ms:副走査方向の縦倍率
C1,C2:正の定数
MDF_l:主走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
MDF_u:主走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
SDF_l:副走査方向の焦点深度端のうち小さい方の値
SDF_u:副走査方向の焦点深度端のうち大きい方の値
を算出する調整可能量演算手段と、
Zml<Zmu
Zsl<Zsu
max{Zml,Zsl}<min{Zmu,Zsu}
のすべてを満たす場合に、max{Zml,Zsl}〜min{Zmu,Zsu}の範囲で前記カップリングレンズの光軸方向の調整量Scpを決定する調整量決定手段と、
前記調整量決定手段が決定した調整量Scpを出力する出力手段とを備えることを特徴とする調整量演算装置。 A light source, a coupling lens that converts light emitted from the light source into a light beam, a deflector that deflects the light beam that has passed through the coupling lens in a main scanning direction, and a light beam emitted from the deflector in the main scanning direction and The coupling lens for the light source at the time of manufacturing a scanning optical device comprising one scanning lens that converges or refracts in the sub-scanning direction and forms an image on the surface to be scanned, and a housing that supports each of these optical components. An adjustment amount calculation device that calculates an adjustment amount Scp of the position in the optical axis direction of
An acquisition means for acquiring a depth of focus edge in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the scanning lens, obtained by inspecting the performance of the scanning lens;
From the focal depth end acquired by the acquisition means,
Zml = (MDF_l + C1) / Mm
Zmu = (MDF_u-C1) / Mm
Zsl = (SDF_l + C2) / Ms
Zsu = (SDF_u−C2) / Ms
However,
Mm: vertical magnification in the main scanning direction Ms: vertical magnification in the sub-scanning direction C1, C2: positive constant MDF_l: smaller value of the depth of focus in the main scanning direction MDF_u: larger of the depth of focus in the main scanning direction One of the values SDF_l: the smaller one of the depth-of-focus ends in the sub-scanning direction SDF_u: an adjustable amount calculating means for calculating the larger value of the depth-of-focus ends in the sub-scanning direction;
Zml <Zmu
Zsl <Zsu
max {Zml, Zsl} <min {Zmu, Zsu}
Adjustment amount determining means for determining an adjustment amount Scp in the optical axis direction of the coupling lens in a range of max {Zml, Zsl} to min {Zmu, Zsu}
An adjustment amount calculation apparatus comprising: output means for outputting the adjustment amount Scp determined by the adjustment amount determination means.
Scp=(max{Zml,Zsl}+min{Zmu,Zsu})/2
により調整量Scpを決定することを特徴とする請求項5に記載の調整量演算装置。 The adjustment amount determining means includes
Scp = (max {Zml, Zsl} + min {Zmu, Zsu}) / 2
The adjustment amount calculation device according to claim 5, wherein the adjustment amount Scp is determined by:
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