DE3938309A1

DE3938309A1 - Optical detector for laser beam in printers - uses length of optical fibre to detect beam which may be deflected through angle

Info

Publication number: DE3938309A1
Application number: DE19893938309
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Iwama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPH02300712A

Abstract

A laser printer system has the output of a laser (1) directed onto the surfaces of a polygon mirror (2) that is rotated at a controlled rate. As the mirror rotates the beam is used to scan along the length of a photosensitive drum (3). A reference position for the scanning beam is provided a detector (11,12). The detector is in the form of a short optical fibre (11) that emits a fluorescent output when activated. The optical fibre output causes a photo detector to respond (12). The laser is received by the fibre if the polygon is tilted, thus causing the beam to be deflected. ADVANTAGE - Allows laser to be detected if deflected vertically.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lichtstrahlabtastgerät, beispielsweise einen Laserdrucker, zum Abtasten einer Aufzeichnungsoberfläche durch einen Laserstrahl zwecks Aufzeichnung einer Bilddarstellung auf der Oberfläche.The present invention relates to a Light beam scanner, for example a laser printer, for scanning a recording surface by a Laser beam to record an image the surface.

Fig. 2 stellt eine perspektivische Ansicht eines optischen Systems dar, das ein Beispiel eines konventionellen Laserdruckers veranschaulicht, bei dem eine Lichtquelle 1, beispielsweise ein Halbleiterlaser, etc., als Lichtstrahl einen Laserstrahl aussendet. Ein drehbarer Polygonspiegel 2 wird als Abtastabschnitt verwendet, während eine lichtempfindliche Trommel 3 eine Aufzeichnungsoberfläche besitzt, in deren Nähe ein Fotodetektor 4 angeordnet ist. Fig. 2 is a perspective view of an optical system illustrating an example of a conventional laser printer in which a light source 1 , such as a semiconductor laser, etc., emits a laser beam as a light beam. A rotatable polygon mirror 2 is used as a scanning section, while a photosensitive drum 3 has a recording surface in the vicinity of which a photodetector 4 is arranged.

Der von der Lichtquelle 1 ausgesandte Laserstrahl wird vom drehbaren Polygonspiegel 2 reflektiert und auf die lichtempfindliche Trommel 3 gerichtet. Die Abtastung erfolgt durch den Laserstrahl entsprechend der Drehung des drehbaren Polygonspiegels 2 in der Hauptabtastrichtung parallel zur Drehachse der lichtempfindlichen Trommel 3. Die drehbare lichtempfindliche Trommel 3 wird auch in einer zusätzlichen Abtastrichtung um die Drehachse derselben gedreht. Somit wird eine vorherbestimmte Abbildung auf der lichtempfindlichen Trommel 3 durch den Laserstrahl aufgezeichnet, der entsprechend einem Aufzeichnungssignal im Ein-Aus-Modus moduliert wird.The laser beam emitted by the light source 1 is reflected by the rotatable polygon mirror 2 and directed onto the photosensitive drum 3 . The scanning is carried out by the laser beam corresponding to the rotation of the rotatable polygon mirror 2 in the main scanning direction parallel to the axis of rotation of the photosensitive drum 3 . The rotatable photosensitive drum 3 is also rotated about its axis of rotation in an additional scanning direction. Thus, a predetermined image is recorded on the photosensitive drum 3 by the laser beam which is modulated in accordance with a recording signal in the on-off mode.

Der Fotodetektor 4 ist in einer vorbestimmten Position auf der Abtastebene des Laserstrahls angeordnet. Die Abtastposition des Laserstrahls (d.h., die Drehstellung des drehbaren Polygonspiegels 2) wird unter Heranziehung der Position des Fotodetektors 4 als Bezugsgröße gesteuert, wodurch eine verschiebungsfreie Abbildung geschaffen wird.The photodetector 4 is arranged in a predetermined position on the scanning plane of the laser beam. The scanning position of the laser beam (ie, the rotational position of the rotatable polygon mirror 2 ) is controlled using the position of the photodetector 4 as a reference, thereby creating a displacement-free image.

Bei dem oben beschriebenen konventionellen Lichtstrahlabtastgerät wird die Abtastposition des Laserstrahls durch den Fotodetektor 4 erfaßt. Das hat zur Folge, daß wenn eine reflektierende Seite des drehbaren Polygonspiegels 2 gegen ihre reguläre Stellung geneigt ist, der Laserstrahl nicht auf den Fotodetektor 4 fällt. Es muß dann die Befestigungsposition des Fotodetektors 4 justiert werden, was unbequem und zeitraubend ist. Der Einfluß der irregulären Neigung der reflektierenden Fläche des drehbaren Polygonspiegels 2 kann dadurch verringert werden, daß der Fotodetektor 4 beispielsweise großformatig ausgeführt wird, wodurch aber die Herstellungskosten des Abtastgerätes vergrößert werden.In the conventional light beam scanner described above, the scanning position of the laser beam is detected by the photo detector 4 . As a result, when a reflective side of the rotatable polygon mirror 2 is inclined toward its regular position, the laser beam does not strike the photodetector 4 . The mounting position of the photodetector 4 must then be adjusted, which is inconvenient and time-consuming. The influence of the irregular inclination of the reflecting surface of the rotatable polygon mirror 2 can be reduced by making the photodetector 4 large, for example, but this increases the manufacturing costs of the scanning device.

Um die vorgenannten Probleme zu lösen, setzt sich die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein Lichtstrahlabtastgerät zu schaffen, bei dem die Kosten des Abtastgerätes nicht wesentlich über diejenigen konventioneller Abtastgeräte hinaus gesteigert werden, aber dennoch kein Justieren der Position des Fotodetektors 4 erforderlich ist, um das Einfallen des Laserstrahls auf den Fotodetektor zu bewirken. In order to solve the above problems, the present invention aims to provide a light beam scanner in which the cost of the scanner is not significantly increased beyond that of conventional scanners, but still no adjustment of the position of the photodetector 4 is required to do so The laser beam is incident on the photodetector.

Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, verkörpert sich die vorliegende Erfindung in einem Lichtstrahlabtastgerät, das folgende Komponenten aufweist: eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahles; einen Aufzeichnungsabschnitt zum Empfangen des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahls; einen Abtastabschnitt zum Abtasten des Aufzeichnungsabschnittes in einer vorherbestimmten Lage desselben durch den von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl; eine fluoreszierende optische Faser, die annähernd senkrecht zu der durch den Abtastabschnitt definierten Abtastrichtung des Lichtstrahls angeordnet ist; und einen Fotodetektor, der an mindestens einer Endfläche der fluoreszierenden optischen Faser angeordnet ist und Fluoreszenzlicht empfängt, das in der fluoreszierenden optischen Faser erzeugt wird.In order to achieve the aforementioned goal, the personifies present invention in a light beam scanner, the has the following components: a light source for Generating a light beam; a recording section for receiving that emitted by the light source Light beam; a scanning section for scanning the Recording section in a predetermined position the same by the emitted by the light source Beam of light; a fluorescent optical fiber that approximately perpendicular to that through the scanning section arranged defined scanning direction of the light beam is; and a photo detector attached to at least one End surface of the fluorescent optical fiber arranged is and receives fluorescent light which in the fluorescent optical fiber is generated.

Der von der Lichtquelle, beispielsweise einem Halbleiterlaser, etc., ausgesandte Lichtstrahl, wird auf den Aufzeichnungsabschnitt, beispielsweise eine lichtempfindliche Trommel, etc., durch den Abtastabschnitt gerichtet, der aus einem drehbaren Polygonspiegel, etc. besteht. In einer durch den Abtastlichtstrahl gebildeten Ebene ist in vorbestimmter Lage eine säulenförmige fluoreszierende optische Faser angeordnet, beispielsweise senkrecht zu dieser Ebene. Die fluoreszierende optische Faser enthält fluoreszierende Substanzen, die Fluoreszenzlicht erzeugen, wenn der Lichtstrahl auf die fluoreszierenden Substanzen fällt. Das Fluoreszenzlicht wird durch den an der Endseite der fluoreszierenden optischen Faser angeordneten Fotodetektor empfangen.The one from the light source, for example one Semiconductor laser, etc., emitted light beam is turned on the recording section, e.g. photosensitive drum, etc., through the scanning section directed from a rotating polygon mirror, etc. consists. In one formed by the scanning light beam The plane is a columnar in a predetermined position fluorescent optical fiber arranged, for example perpendicular to this plane. The fluorescent optical Fiber contains fluorescent substances that Generate fluorescent light when the light beam hits the fluorescent substances falls. The fluorescent light is by the fluorescent on the end side Optical fiber arranged photodetector received.

Infolgedessen fällt, selbst wenn eine reflektierende Fläche des drehbaren Polygonspiegels irregulär geneigt ist, der Lichtstrahl stets auf die fluoreszierende optische Faser, so daß die Position der fluoreszierenden optischen Faser nicht angepaßt werden muß.As a result, even if a reflective falls Surface of the rotatable polygon mirror inclined irregularly is, the light beam is always on the fluorescent optical fiber so that the position of the fluorescent optical fiber does not have to be adjusted.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.These and other goals, characteristics and advantages of present invention are characterized by the following detailed description in connection with the attached drawings clarifies.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines optischen Systems dar, das in einer Ausführungsform des Lichtstrahlabtastgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung vorhanden ist; Fig. 1 illustrates a perspective view illustrates an optical system according to the present invention is present in an embodiment of the Lichtstrahlabtastgerätes;

Fig. 2 stellt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines optischen Systems in einem konventionellen Lichtstrahlabtastgerät dar; Fig. 2 is a perspective view of an example of an optical system in a conventional Lichtstrahlabtastgerät group;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer fluoreszierenden optischen Faser und eines Fotodetektors im Lichtstrahlabtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 shows an enlarged perspective view of a fluorescent optical fiber and a photodetector in the light beam scanner according to the present invention;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die fluoreszierende optische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 shows a longitudinal section through the fluorescent optical fiber according to the present invention;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die fluoreszierende optische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung; und Fig. 5 shows a cross section through the fluorescent optical fiber according to the present invention; and

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der fluoreszierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 shows a cross section through another embodiment of the fluorescent optical fiber according to the present invention.

Fig. 1 zeigt das optische System in einer Ausführungsform des Lichtstrahlabtastgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem Teile, die denen der Fig. 2 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und bei dem eine säulenförmige fluoreszierende optische Faser 11 einen Fotodetektor 12 aufweist, der an mindestens einer Endfläche der fluoreszierenden optischen Faser 11 angeordnet ist. Die fluoreszierende optische Faser 11 ist in einer vorbestimmten Lage in der durch den drehbaren Polygonspiegel 2 definierten Abtastebene angeordnet und erstreckt sich annähernd senkrecht zur Abtastebene. Die fluoreszierende optische Faser 11 ist in Bezug auf die Abtastrichtung eines Laserstrahls vor der lichtempfindlichen Trommel 3 angeordnet. Fig. 1, the optical system in an embodiment of the Lichtstrahlabtastgerätes according to the present invention, in which parts corresponding to those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and in which a columnar fluorescent optical fiber 11 comprises a photodetector 12, which is arranged on at least one end face of the fluorescent optical fiber 11 . The fluorescent optical fiber 11 is arranged in a predetermined position in the scanning plane defined by the rotatable polygon mirror 2 and extends approximately perpendicular to the scanning plane. The fluorescent optical fiber 11 is arranged in front of the photosensitive drum 3 with respect to the scanning direction of a laser beam.

Bei dieser Konstruktion erstreckt sich, selbst wenn eine reflektierende Fläche des drehbaren Polygonspiegels 2 irregulär geneigt und die Einfallsposition des Laserstrahls in eine Richtung senkrecht zur Abtastebene verschoben ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die optische Faser 11 in Richtung senkrecht zur Abtastrichtung, so daß der Laserstrahl nach wie vor jederzeit auf die fluoreszierende optische Faser 11 von der Seitenfläche derselben her auftrifft.With this construction, even if a reflecting surface of the rotatable polygon mirror 2 is inclined irregularly and the incident position of the laser beam is shifted in a direction perpendicular to the scanning plane, as shown in Fig. 3, the optical fiber 11 extends in the direction perpendicular to the scanning direction, so that the laser beam still strikes the fluorescent optical fiber 11 from the side surface thereof at all times.

Die fluoreszierende optische Faser 11 ist in der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Weise aufgebaut, wobei das Element 21 beispielsweise aus Glas, Harz, etc. besteht und annähernd zylindrisch ist. Das Element 22 besteht ebenfalls aus Glas, Harz, etc. und befindet sich innerhalb des Elementes 21. Der Brechungsindex des Elementes 22 ist größer als derjenige des Elementes 21. Im Element 22 sind fluoreszierende Substanzen zum Absorbieren des einfallenden Lichtes gleichmäßig eingemischt. The fluorescent optical fiber 11 is constructed in the manner shown in FIGS. 4 and 5, wherein the element 21 consists for example of glass, resin, etc. and is approximately cylindrical. The element 22 also consists of glass, resin, etc. and is located within the element 21 . The refractive index of element 22 is greater than that of element 21 . In element 22 , fluorescent substances for absorbing the incident light are mixed in uniformly.

Der durch den drehbaren Polygonspiegel 22 zum Auftreffen auf die Seitenfläche der fluoreszierenden optischen Faser 11 gebrachte Laserstrahl durchdringt das Element 21 und trifft auf das Element 22. Da das Element 22 fluoreszierende Substanzen aufweist, wird das einfallende Licht davon absorbiert und die fluoreszierenden Substanzen erzeugen dementsprechend Fluoreszenzlicht.The laser beam caused by the rotatable polygon mirror 22 to strike the side surface of the fluorescent optical fiber 11 penetrates the element 21 and strikes the element 22 . Since the element 22 has fluorescent substances, the incident light is absorbed thereby and the fluorescent substances accordingly generate fluorescent light.

Wie oben erwähnt, wird, da der Brechungsindex des Elementes 22 größer als derjenige des Elementes 21 ist, das im Element 22 erzeugte Fluoreszenzlicht an der Innenseite des Elementes 21 reflektiert, so daß das Fluoreszenzlicht das Element 21 nicht durchdringen kann. Das Fluoreszenzlicht wird also zu den Endflächen des Elementes 22 übertragen. Entsprechend wird das Fluoreszenzlicht durch den Fotodetektor 12 an der unteren Endfläche des Elementes 22 erfaßt. Anschließend kann die Abtastposition des Laserstrahls durch ein Ausgangssignal des Fotodetektors 12 erfaßt werden.As mentioned above, since the refractive index of the element 22 is larger than that of the element 21 , the fluorescent light generated in the element 22 is reflected on the inside of the element 21 , so that the fluorescent light cannot penetrate the element 21 . The fluorescent light is thus transmitted to the end faces of the element 22 . Accordingly, the fluorescent light is detected by the photodetector 12 on the lower end surface of the element 22 . The scanning position of the laser beam can then be detected by an output signal from the photodetector 12 .

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die fluoreszierende optische Faser 11 annähernd zylindrisch,; sie kann aber auch rechteckigen Querschnitt besitzen und so die Gestalt eines rechteckigen Stabes annehmen, wie in Fig. 6 gezeigt ist.In the embodiment described above, the fluorescent optical fiber 11 is approximately cylindrical; but it can also have a rectangular cross section and thus take the form of a rectangular rod, as shown in Fig. 6.

Wie erwähnt, wird bei dem Lichtstrahlabtastgerät gemäß der vorliegenden Erfindung die Abtastposition des Lichtstrahles durch Erfassen der Ausgabe der fluoreszierenden optischen Faser 11 mit Hilfe des Fotodetektors 12 festgestellt, wobei die Faser annähernd senkrecht zur Abtastrichtung des Lichtstrahles verläuft. Dementsprechend fällt, selbst wenn eine reflektierende Fläche des drehbaren Polygonspiegels 2, etc. als Abtastabschnitt benutzt, irregulär geneigt ist, der Lichtstrahl durch geeignete Einstellung der Länge der fluoreszierenden optischen Faser 11 jederzeit auf die fluoreszierende optische Faser. Es ist daher nicht erforderlich, die Stellung des Fotodetektors 12 nachzustellen, so daß die Herstellungskosten des Abtastgerätes nur geringfügig erhöht werden.As mentioned, in the light beam scanning device according to the present invention, the scanning position of the light beam is determined by detecting the output of the fluorescent optical fiber 11 by means of the photodetector 12 , the fiber being approximately perpendicular to the scanning direction of the light beam. Accordingly, even if a reflecting surface of the rotatable polygon mirror 2 , etc. is used as a scanning section, is irregularly inclined, the light beam falls on the fluorescent optical fiber at any time by appropriately adjusting the length of the fluorescent optical fiber 11 . It is therefore not necessary to readjust the position of the photodetector 12 , so that the manufacturing costs of the scanning device are increased only slightly.

Obwohl hier nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, fallen viele Abänderungen und Neugestaltungen in den Rahmen des fachmännischen Könnens. Der Rahmen der Erfindung wird daher einzig durch die beigefügten Ansprüche abgesteckt.Although here only preferred embodiments of the invention many have been depicted and described Changes and redesigns in the framework of the professional skills. The scope of the invention will therefore only staked out by the appended claims.

Claims

1. Light beam scanner, characterized in that it has the following components:

- light source means for generating a light beam;
Recording means for receiving the light beam emitted by the light source;
Scanning means for scanning the recording means in a predetermined position thereof by the light beam emitted by the light source means;
a fluorescent optical fiber arranged approximately perpendicular to the scanning direction of the light beam, as defined by the scanning means; and
- Photodetector means, which are arranged on at least one end side of the fluorescent fiber, for receiving the fluorescent light generated in the fluorescent optical fiber.

2. light beam scanner according to claim 1, characterized in that the fluorescent optical fiber is cylindrical.

3. light beam scanner according to claim 1, characterized in that the fluorescent optical fiber is rectangular.

4. light beam scanner according to claim 1, characterized in that the fluorescent optical fiber in relation to the Scanning direction of the laser beam before Recording means is arranged.

5. light beam scanner according to claim 1, characterized in that the Scanning means have a rotatable polygon mirror.