[发明专利]一种激光打印机激光扫描系统成像质量检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种激光打印机激光扫描系统成像质量检测装置及其检测方法，检测装置包括：多面棱镜转动机构，所述的多面棱镜转动机构采用吸盘结构，吸盘吸取多面棱镜的上表面控制多面棱镜的旋转角度，转动机构通过Z向步进电机控制；CCD移动机构，所述的CCD移动机构为X向伺服电机结合光栅尺闭环控制的滚珠丝杠滑台机构，CCD固定在滑台上，通过滑台移动带动CCD在像面不同位置处采集图像；控制系统，交叉耦合同步控制Z向步进电机与X向伺服电机，完成待测光学系统线性运动关系的双电机运动控制。本发明通过高精度的双电机同步控制系统对像面处的光斑图像进行采集，利用计算机处理后得到光斑的形状与能量分布情况，实现装置对激光扫描系统的高精度自动检测。

技术领域

本发明属于成像光学领域，涉及激光扫描系统光学成像质量检测技术，尤其是一种激光打印机中激光扫描系统的自动化高精度检测装置及方法。

背景技术

随着信息技术的发展，激光扫描系统应用越发广泛。激光扫描系统，是指控制激光束以平移的运动方式进行移动，借助高速旋转的多面棱镜和光学成像系统实现激光束在像平面上的移动。原理如图1所示，在激光打印机中，光源产生激光，经过激光扫描系统中的f-θ透镜矫正畸变后成像到感光鼓上，完成信息的转移。

激光扫描系统中f-θ透镜光学系统的成像质量直接影响打印图像的分辨率与打印效果，如图2a-图2d所示。f-θ透镜经过光学设计后注塑成型。在注塑成型过程中，材料经历了熔体到固态凝固过程，材料凝固会产生收缩量，尽管在加工过程中会得到一定的补偿，但是由于塑件表面层可能会发生早期凝固、不均匀凝固、相互关联的收缩、翘曲变形，导致收缩补偿尚不能达到理想精度，从而产生了面形误差，如图3所示。这种面形误差导致实际的光学性能与设计的光学性能之间存在偏差，从而影响图像质量。当前的检测流程如图4所示，需要将f-θ透镜装入激光扫描系统，再将系统安装在打印机上，打印出灰度图像，通过对灰度图像的分析进行光学质量判断。检测时间长，检测效率较低，不能进行高效、高精度的检测。

发明内容

本发明的目的在于针对激光扫描系统光学质量的检测时间长、检测过程工序多且检测效率较低的问题，提供一种高精度的激光扫描系统检测装置及检测方法，利用高精度的双电机同步控制系统，高速精确的采集像面处的光斑图像，使整个检测过程效率提升，降低了人为检测所导致的偏差。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

待检测系统为成像光学系统，当多面棱镜以恒定速度转动时，会将光线偏转为不同的角度射入到透镜组上，经过光学系统中f-θ透镜的光线具有线性成像的特点，满足当光束在像面做等速运动时，像面为平视场且图像上的每个像素点间不重叠、像素点间的距离没有变化。

根据系统特点，确定检测方法为装置通过控制两个电机分别带动CCD与多面棱镜实现位置上的变化，模拟不同视场角度下在像面不同位置的成像。要使像点处光斑信息可以被准确快速的采集，两个电机的运动关系就必须满足光学系统的线性位置关系。系统通过线性交叉耦合同步控制策略来获得精确的双电机位置。

本发明待检测的装置为精密成像激光扫描系统。光学系统的精度较高，所以其检测装备的精度指标较高，为了达到精度要求，就要使控制系统的误差小。解决方案为控制系统内两个电机的运动关系为高精度的同步控制。控制系统的同步控制策略采用交叉耦合式同步。Z方向采用五相步进电机，通过优化加减速曲线来提高定位精度。X方向采用伺服电机与光栅尺直线位移传感器构成机械全闭环的形式来减小定位误差。

本发明提供一种激光打印机激光扫描系统成像质量检测装置，包括：

多面棱镜转动机构，所述的多面棱镜转动机构采用吸盘结构，吸盘吸取多面棱镜的上表面控制多面棱镜的旋转角度，转动机构通过Z向步进电机控制；

CCD移动机构，所述的CCD移动机构为X向伺服电机结合光栅尺闭环控制的滚珠丝杠滑台机构，CCD固定在滑台上，通过滑台移动带动CCD在像面不同位置处采集图像；