CN1184292A - 光扫描装置及其同步信号检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光扫描装置及其同步信号检测方法。当把有效扫描宽度之前或之后的光束入射到反射装置时,使同样地沿扫描路径逆向反射,经由聚焦装置和偏转装置使之返回光源装置,当光束返回后,使光源装置内部的信号产生变化,并借助该信号变化来检测同步信号,使构成简化的光扫描装置及其同步信号检测方法,该装置由下述部分构成;具有输出光束的激光二极管和检测光束的光电二极管的光源装置;光束偏转装置;光束聚焦装置;光束检测装置;以及同步信号产生部分。

Description

光扫描装置及其同步信号检测方法
本发明涉及光扫描装置及其同步信号检测方法，说得更详细一些，涉及在使从光源装置发出的光束进行会聚后在焦点的形态下到达感光性磁鼓的过程中进行扫描的光束的一部分与扫描路径相反地同样地进行反射，使之向光源装置入射，并使光源装置内部的信号发生变化，在这时，检测同步信号的光扫描装置及其同步信号检测方法。
一般说，光扫描装置如图10所示，将从内藏有激光二极管的光源装置(1)中射出的光束经由准直透镜(2)后作成为平行于主扫描和副扫描的平行光束。平行光束经由在主扫描方向上有长方形的孔的狭缝部件(2a)仅仅通过与孔相当的部分，以后，用圆柱体透镜会聚到副扫描方向上。
已聚焦于副扫描方向上的光束在已入射到偏转装置(3)上之后，用高速旋转的多角棱镜(3a)反射为具有恒定的视场角的状态，向聚焦装置(4)一侧射出。聚焦装置(4)是扫描系统透镜，可以用复曲面透镜(4a)和聚焦透镜(4b)构成，使入射光束会聚并射向感光性磁鼓(5)。在感光性磁鼓(5)上，有用扫描光束形成成象的区域，即有有效扫描宽度(5a)，并具备有产生用于使有效扫描宽度(5a)恒定地同步的同步信号的检测装置(6)。
检测装置(6)是对有效扫描宽度(5a)的以前或以后的光束进行检测以产生同步信号的装置，具有使射到感光性磁鼓(5)上去的光束的一部反射到另一方向上去的反射镜(6a)。由反射镜(6a)反射的光束是有效扫描宽度(5a)的以前或以后的光束。在经由光束检测器透镜(6b)的过程中，会聚于主扫描方向上，以后，在通过有小孔的狭缝(6c)之后，入射到光电二极管(6d)上。之后，光电二极管(6d)用已入射的光束来检测同步信号。
这样构成的现有的光扫描装置，在从光源装置(1)射出来的光束经由准直透镜(2)变成了主扫描与副扫描平行的光束之后，经由狭缝(2a)和圆柱体透镜(2b)而使副扫描方向的光束会聚。已会聚于副扫描方向上的光束，由多角棱镜(3a)使之在具有恒定的视场角的状态下对感光磁鼓(5)进行扫描。然后，光束在对感光磁鼓(5)扫描之前，在用聚焦装置(4)使主扫描方向会聚并形成了焦点之后，入射到感光性磁鼓(5)上去。
此外，检测装置(6)检测感光性磁鼓(5)的有效扫描宽度(5a)之前或之后的光束，使之产生同步信号。用多角棱镜(3a)反射之后的光束，在到达感光性磁鼓(5)的有效扫描宽度(5a)之前，或者在经由有效扫描宽度(5a)之后，被反射镜(6a)反射到光电二极管(6d)一侧。在这一进程中，在经由圆柱体透镜(6b)进行会聚，且边通过狭缝(6c)边聚焦之后，入射到光电二极管(6d)。光电二极管(6a)借助于入射的光束产生同步信号。
但是，现有的检测装置，用反射镜(6a)反射有效扫描宽度(5a)之前或之后的光束，反射之后的光束则入射到另一途径的光电二极管(6d)一侧，检测同步信号。然后，由于为使入射光束会聚到光电二极管(6d)一侧而应当使用圆柱体透镜(6b)和狭缝(6c)，故具有结构复杂，元部件个数多的缺点。此外，由于应该在光扫描装置内部固定设置光电二极管(6d)和圆柱体透镜(6b)和狭缝(6c)等等，故还具有增加体积而不能小型化的缺点。
本发明就是为了解决上述那样的现有的各种问题而开发出来的，本发明的目的是提供一种构成简单的光扫描装置及其同步信号检测方法，当把有效扫描宽度之前或之后的光束入射到反射装置上时，使之沿扫描路径逆向进行相同的反射，并使之经由聚焦装置和偏转装置返回到光源装置，此外，当光束返回来时，使光源装置内部的信号产生变化，借助于该信号变化进行同步信号检测。
为了达到上述目的，本发明的装置之特征在于：该装置由下述部分构成：光源装置，具有输出光束的激光二极管和检测所输出的光束的光电二极管；偏转装置，用于使从上述光源装置射出的光束偏转恒定的视场角；聚焦装置，用于使从上述偏转装置射出来的光束会聚并对感光性磁鼓进行扫描；检测装置，用于使对上述感光性磁鼓进行扫描的光束之有效扫描宽度之前或之后的光束沿扫描路径逆向进行反射并送回到上述光源装置；同步信号产生部分，用于在之后，用反射到上述光源装置上的光束使上述光电二极管的信号产生变化时来检测同步信号。
以下简单说明附图。
图1是本发明的1第实施例的透视图。
图2是本发明的第1实施例的平面图。
图3是本发明的1第实施例的光源装置的方框图。
图4是本发明的第1实施例的光源装置的剖产。
图5的流程图示出了本发明的第1实施例的同步信号检测方法。
图6是本发明的同步信号的时序图。
图7是本发明的第2实施例的透视图。
图8是本发明的第2实施例的平面图。
图9是现有的光扫描装置的平面图。
图10是本发明的光扫描装置的平面图。
实施例的详细说明。
图1是本发明的第1实施例的透视图，图2是本发明的第1实施例的平面图。具备输出光束的光源装置(10)，已从光源装置(10)射出光束用准直透镜(15)变为平行光束。准直透镜(15)使主扫描方向(mainscanning direction)图面上的X方向和副扫描方向(subscanning direation)图面上的Y方向的光束变成平行光束。而在准直透镜(15)的前方，沿主扫描方向具有有长方形孔的狭缝(14)。在由准直透镜(15)射出来的平行光束入射到狭缝(14)上之后，与孔相当的部分的光束从狭缝(14)中射出。
从狭缝(14)中射出的光束，对在其前方备有的圆柱体透镜(13)一侧进行扫描。圆柱体透镜(13)在主扫描方向上入射长方形的光束后，射出的光会聚于副扫描方向上。由于会聚于副扫描方向射出的光束在主扫描方向上是未会聚的状态，故在主扫描方向上具有恒定的宽度。已会聚于副扫描方向上的光束，借助于偏转装置(16)在恒定的视场角(大约20°～45°)的范围内边偏转边对感光性磁鼓进行扫描。偏转装置(16)配备有电动机(18)，还配备有用电机(18)高速旋转的多角棱镜(17)。多角棱(17)由多面体构成，各面上设有反射镜。这样一来，由圆柱体透镜(13)射出的光束投射到旋转着的多角棱镜(17)上，在恒定的视场角范围内边偏转边射出。
边偏转边射出的光束，在对感光性磁鼓(24)扫描之前要经由聚焦装置(19)。边偏转边射出的光束，在副扫描方向上会聚的反面，在主扫描方向上是具有恒定的宽度的状态。因此，聚焦装置(19)副扫描方向上会聚后的光束在主扫描方向上会聚形成焦点。这种聚焦装置(19)是扫描系统透镜，可以用复曲面透镜(20)和聚焦透镜(21)构成，称之为所谓的f·θ透镜。
经由聚焦装置(19)并在主扫描方向会聚后的光束，射出并入射到感光性磁鼓(24)上，形成束斑(spot)。入射到感光性磁鼓(24)上的光束，具有借助于视频信号形成图像的有效扫描宽度(25)。有效扫描宽度(25)的起点由同步信号(synchronizing signal)决定，具备检测同步信号的检测装置(22)。检测装置(22)在从聚焦装置(19)射出的光束中沿扫描路径逆向同样地反射有效扫描宽度(25)之前或之后的光束。使反射后的光束最终返回光源装置中去，用已入射到光源装置(10)上的光束在光源装置(10)的内部产生信号变化。借助于这一信号变化来检测同步信号。
检测装置(22)具有反射部件(23)，用于沿扫描路径逆向地同样地反射有效扫描宽度(25)之前或之后的光束。由于有效扫描宽度(25)之前或之后的光束以边通过聚焦装置(19)边在主扫描和副扫描方向上会聚后的状态下入射到反射部件(23)上，所以为了使之同样地逆反射，将反射面作成凸镜形状。从反射构件(23)射出的光束沿扫描路径逆向反射，投射到聚焦装置(19)和多角棱镜(17)一侧。接着，已入射到多角棱镜(17)上的反射光束经由圆柱体透镜(13)和狭缝(14)及准直透镜(15)入射到光源装置(10)上。
图3是本发明的第1实施例的光源装置的方框图。光源装置(10)配置有输出光束的激光二极管(11)，具备把电压加到激光二极管(11)上的光束输出调节部分(28)。还具备用于检测由激光二极管(11)发出的光束的光电二极管(12)，由光电二极管(12)检测的光束经光束输出调节部分(28)比较分析之后，把由激光二极管(11)输出的光束调整为恒定。因此，当有效扫描宽度(25)之前或之后的光束入射到反射部件(23)一侧之后，就沿扫描路径逆向进行反射，入射到光源装置(10)的光电二极管(12)一侧。光电二极管(12)因反射光束而产生信号变化，这种信号变化起着同步信号的作用。
当光电二极管(12)的信号变化，即同步信号被同步信号产生部分(29)检测并输出同步信号后，视频信号产生部分(29a)就根据同步信号把视频信号送往光束输出调节部分(28)一侧。光束输出调节部分(28)根据被加上的视频信号输出光束，在有效扫描宽度(25)上形成图象(一行印刷)。
图4是本发明的光源装置的剖面图。光源装置(10)具有圆筒形的本体(10a)，在本体(10a)的内部的上部具备有孔(10c)的热沉(10b)。另外，在热沉(10b)的上部中央设有激光二极管(11)使之与孔(10c)靠近，在用激光二极管(11)输出光束期间所产生的热用热沉(10b)散热。此外，在激光二极管(11)的正下方还备有检测光束的光电二极管(12)。而在本体(10)的上部则具有射出从激光二极管输出的光束的透镜(10d)。
这样构成的本发明的光源装置(10)，在从设于本体(10a)内部的激光二极管(11)输出光束时，就通过透镜(10d)沿扫描方向射出。其次一采用以热沉(10b)散出激光二极管(11)发生作用期间所产生的热的办法，就可以维持稳定的光束输出。另外，激光二极管(11)所输出的光束的一部分还射出至下部一侧的光电二极管(12)一侧，光电二极管(12)对之进行检测并使激光二极管(11)的输出稳定化。还有一被反射部件(23)反射后的反射光束(10e)经透镜(10d)和孔(10c)后入射到光电二极管(12)一侧，这时，产生信号变化，并用同步信号产生部分(29)检测同步信号。
这样构成的本发明，当给光源装置(10)的激光二极管(11)加上光束输出调节部分(28)的电压时，就输出光束沿扫描路径射出。被射出的光束经由准直透镜(15)并变成为使主扫描与副扫描平行的平行光束之后，射出至圆柱体透镜(13)一侧。圆柱体透镜(13)使入射进来的光束在副扫描方向上会聚，在副扫描方向上会聚的光束经由狭缝(14)变成为在主扫描方向上具有恒定的宽度的状态。在会聚于副扫描方向上后，在主扫描方向上具有恒定的宽度的光束射出至偏转装置(16)，借助于用电机(18)高速转动的多角棱镜(17)偏转为具有恒定的视场角的状态。
被多角棱镜(17)偏转后的光束，在对感光性磁封(24)进行扫描之前要经过聚焦装置(19)。聚焦装置(19)是使已在副扫描方向上会聚后的光束在主扫描方向上会聚的装置，当经过了聚焦装置(19)后的光束对感光性磁鼓(24)进行扫描时，借助于成像法将形成束斑。对感光性磁鼓(24)进行扫描的光束，具有根据视频信号形成图像的有效扫描宽度(25)。有效扫描描宽度(25)在同步信号以后决定，同步信号由本发明的检测装置(22)检测。
经过了聚焦装置(19)之后的光束射出至感光性磁鼓(24)上后，在有效扫描宽度(25)之前或之后，入射到检测装置(22)的反射部件(23)上，沿扫描路径逆向反射。当沿扫描路径逆向反射后的光束最终入射到光源装置(10)上时，在其内部形成的光电二极管(12)将产生信号变化。光电二极管(12)是检测从激光二极管(11)射出的光束的器件，可以借助于已检测到的信号调节光束输出调节部分(28)的输出。这样的光电二极管(12)，在检测激光二极管(11)的光束的过程中，在被反射部件(23)反射后的光束入射到光源装置(10)上时，采用同时检测其反射光束和从激光二极管(11)射出的光束的办法使信号产生变化。
在光电二极管(12)中所产生的信号变可以用同步信号产生部分(29)探测。同步信号产生部分(29)探测到光电二极管(12)的信号变化并把它识别为同步信号，于是就检测出同步信号。用同步信号产生部分(29)检测同步信号，并输入到视频信号产生部分(29a)之后。就会在同步信号以后输出视频信号。所要输出的视频信号被输往光束输出调节部分(28)，并借助于视频信号从输出调节部分(28)中输出光束，并沿着扫描路径射出至感光性磁鼓(24)上。借助于视频信号而输出的光束，射出到感光性磁鼓(24)的有效扫描宽度(25)上，并借助于成像法形成图像。
图5是示出了本发明的第1实施例的同步信号检测方法的流程图。本发明的同步信号检测方法具有下述步骤：加电压步骤(30)，用于从光束输出调节部分(28)给光源装置(10)加上电压；光束输出步骤(31)，用于借助于在加电压步骤(30)所加上的电压从光源装置(10)输出光束；反射步骤(32)，在使在光束输出步骤(31)射出的光束经由偏转装置(16)进行偏转时，使有效扫描宽度(25)之前或之后的光束反射到光源装置(10)；信号变化步骤(33)，用于当在反射步骤(32)反射的光束入射到光源装置(10)时，使构成光源装置(10)的光电二极管(12)产生信号变化。
还具备有：同步信号检测步骤(34)，当在信号变化步骤(33)光电二极管(1 2)的信号变化时，把在同步信号产生部分(29)变化后的信号识别为同步信号；视频信号输出步骤(35)，当在同步信号检测步骤(34)检测到同步信号时，在同步信号之后，用视频信号产生部分(29a)输出视频信号；光束输出调节步骤(36)，借助于将被输出的视频信号用光束输出调节部分(28)调节光束输出；有效扫描开始步骤(37)，在光束输出调节步骤(36)借助于视频信号输出的光束对感光性磁鼓(24)的有效扫描宽度(25)进行扫描，用图象成像；图象完成步骤(38)，继续有效扫描，直到变成所希望的图象。
图6是本发明的同步信号的时序图。当从光束输出调节部分(28)给激光二极管(11)加上电压时，输出光束。光电二极管(12)探测到所输出的光束后把高态(high)信号送往光束输出调节部分(28)一侧。光束输出调节部分(28)借助于输入进来的高态信号来调节光束输出、所输出的光束则沿扫描路径射出。沿扫描路径射出的光束之内有效扫描宽度(25)之前或之后的光束被反射部件(23)反射，当沿扫描路径逆向反射时，则将入射到光源装置(10)，光电二极管(12)信号产生变化，使之产生低态(Low)信号。
用光电二极管(12)所产生低态信号被输入到同步信号产生部分(29)并把低态信号识别为同步信号(H-Sync)。视频信号产生部分(29a)同步信号之后有恒定的时间差(大约1μsec)，输出视频信号。所输出的视频信号被输往光束输出调节部分(28)一侧，用视频信号调节光束输出。因此，在同步信号以后，把视频信号加到光束输出调节部分(28)一侧，使借助于视频信号而输出的光束对有效扫描宽度(25)进行扫描，用成像技术形成图象(1线印刷)。
图7是本发明的第2实施例的透视图，图8是本发明的第2实施例的平面图，与本发明的第1实施例相同的构成要素采用同一标号，对本发明进行说明。本发明的第2实施例具有反射有效扫描宽度(25)之前或之后的光束、检测同步信号的检测装置(22)。检测装置(22)具有沿扫描路径逆向反射有效扫描宽度(25)之前或之后的光束的反射部件(26)，还具备使入射到反射部件(26)的前方的光束变成平行光束的准直透镜(27)。反射部件(26)被构成为平面镜的形态，使经过了准直透镜(27)之后的平行光束沿扫描路径逆向地平行地进行反射。
这样构成的本发明的第2实施例在使经过了聚焦装置(19)的光束在主扫描和副扫描方向上会聚之后，将射出至反射部件(26)上。接着，在射出到反射部件(26)上之前，在经由准直透镜(27)变成主扫描和副扫描平行的平行光束之后，再射出到反射部件(26)上去。由于反射部件(26)被构成为平面镜状，故入射后的平行光束沿扫描路径逆向进行同样的反射，并径由准直透镜(27)、聚焦装置(19)和偏转装置(16)反射到光源装置(10)上去。反射到光源装置(10)上后的光束对光电二极管(12)的信号有影响，当这样的信号变化输到同步信号产生部分(29)时，就检测同步信号。本发明的第2实施例为沿扫描路径逆向反射已会聚于主扫描和副扫描方向上的光束，故可以使用准直透镜(27)和平面镜状的反射部件(26)。由于准直透镜(27)和平面镜易于制作，故可提高生产率。
如上所述，当采用本发明时，则当有效扫描宽度之前或之后的光束被入射到反射装置上的时候，则沿扫描路径逆向进行同样的反射，入射到光源装置上去。光源装置由输出光束的激光二极管和检测所输出的光束的光电二极管构成，反射到光源装置内部的光束使光电二极管的信号发生变化。当把这样的信号输入往同步信号发生部分中去时，则检测同步信号。由于本发明用平面镜与准直透镜的组合或凸镜状的反射构件检测同步信号，故具有构造简单、改善生产性等等的效果。

Claims (4)

1.一种光扫描装置，具有下述部分：
光源装置(10)，具有输出光束的激光二极管(11)和检测所输出光束的光电二极管(12)；
偏转装置(16)，使从上述光源装置(10)射出的光束偏转恒定的视场角；
聚焦装置(19)，使从上述偏转装置(16)射出的光束会聚并对感光性磁鼓(24)进行扫描；
检测装置(22)，用于使对上述感光性磁鼓(24)进行扫描的光束之中，有效扫描宽度(25)之前或之后的光束沿扫描路径逆向反射并送回上述光源装置(10)；
同步信号产生部分(29)，借助于反射到上述光源装置(10)的光束使上述光电二极管(12)产生信号变化并检测同步信号。
2.权利要求1所述的光扫描装置，其特征是：上述检测装置(22)具备凸镜状的反射部件(23)。
3.权利要求1所述的光扫描装置，其特征是：上述检测装置(22)具备平面镜状的反射部件(26)，具备把入射到上述反射部件(26)一侧的光束变换成平行光束的准直透镜(27)。
4.一种光扫描装置的同步信号检测方法，具备下述步骤：
加电压步骤(30)，用于由光束输出调节部分(28)给光源装置(10)内部的激光二极管(11)加电压；
光束输出步骤(31)，从上述激光二极管(11)输出光束；
反射步骤(32)，用于在使从上述光束输出步骤(31)输出的光束沿着扫描路径对感光性磁鼓(24)进行扫描时，借助于检测装置(22)，使有效扫描宽度(25)之前或之后的光束沿扫描路径逆向地反射到到上述光源装置(10)上去；
信号变化步骤(33)，用从上述检测装置(22)反射之后的光束，使上述光源装置(10)内部的光电二极管(12)产生信号变化；
同步信号检测步骤(34)，当上述光电二极管(12)的信号变化输入到同步信号产生部分(29)时，检测同步信号；
视频信号输出步骤(35)，用于当同步信号从上述同步信号产生部分(29)输往视频信号产生部分(29a)时，之后，把上述视频信号输出至上述光束输出调节部分(28)；
光束输出调节步骤(36)，借助于输入到上述视频信号产生部分(29a)中去的视频信号，用上述光束输出调节部分(28)调节光束输出；
有效扫描开始步骤(37)，借助于上述视频信号输出的光束对上述感光性磁鼓(24)的有效扫描宽度(25)进行扫描，并作为图像而成像；
图象完成步骤(38)，继续进行扫描，直到变成所希望的图象。
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