JP2004354681A

JP2004354681A - Laser scanning device

Info

Publication number: JP2004354681A
Application number: JP2003152108A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Mizuguchi; 直志水口; Shoji Iwasaki; 庄司岩崎; Toshio Kasai; 敏夫笠井; Tadaaki Suda; 忠明須田; Hiroyuki Umadokoro; 洋征馬所; Hiroto Watanabe; 博人渡邉; Nobuyuki Hori; 伸幸堀
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and accurately adjust a light receiving timing with a light receiving element for detecting the scanning timing of a laser scanning device. <P>SOLUTION: The laser scanning device is provided with a laser light source 11 which emits a laser beam, deflection scanning means 2 and 3 with which a photoreceptor 4 is scanned with the deflected laser beam, and a light receiving element 12 for detecting the scanning timing of the laser beam by receiving the deflected and scanning laser beam. The laser light source and the light receiving element are mounted as a unit on a substrate 10, and a prism 7 is provided as a transmission optical system which deflects the light axis of the laser beam received with the light receiving element 12 in a direction parallel to the scanning direction. The light receiving timing of the laser beam at the light receiving element 12 is adjustable without dislocating the light axis of the laser light source 11 by varying the deflection direction of the laser beam LB by moving the turning position of the prism 7 or in some other ways. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を走査して画像形成を行うレーザ走査装置に関し、特に感光体に対するレーザ光の走査タイミングを検出するための受光素子をレーザ光源と一体に同一基板上に構成したレーザ走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を感光体に走査して画像形成を行うレーザ走査装置では、正確な画像を形成するために感光体に対するレーザ光の描画開始位置、すなわち走査タイミングを検出する必要がある。この走査タイミングの検出を行うために、従来では走査されるレーザ光の一部を受光素子により受光し、この受光タイミングに基づいて走査タイミングの調整を行っている。例えば、図１０は特許文献１に記載されたレーザ走査装置の概略図であり、レーザダイオード等で構成されるレーザ光源１１から出射されるレーザ光ＬＢを感光ドラム４の回転軸方向に主走査するとともに、感光ドラム４を回転軸回りに回動して副走査を行うことにより画像形成を行うものである。このレーザ走査装置では、レーザ光源１１から出射されたレーザ光ＬＢは高速回転するポリゴンミラー２によって主走査方向に偏向され、この偏向されたレーザ光をｆθレンズ３によって等速状態で感光ドラム４に走査させる。また、偏向されたレーザ光ＬＢを感光ドラム４に対して走査する領域以外の位置において反射ミラー５により反射し、この反射されたレーザ光をフォトダイオード等で構成される受光素子１２で受光する。そして、この受光素子１２でレーザ光を受光する受光タイミングに基づいて前記感光ドラム４に対するレーザ光の主走査の走査タイミングの調整を行っている。
【０００３】
【特許文献１】実開平４−９０１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１のレーザ走査装置では、レーザ光源と受光素子とを同一の回路基板１０に装着することで、これらレーザ光源１１と受光素子１２をレーザ走査装置に組み付ける際の作業を容易化している。特に、レーザ光源や受光素子に接続される電気配線や電子部品を回路基板１０に一体化させることで、組み立ての自動化や部品点数の削減を図る上でも有利になる。また、このように同一基板にレーザ光源と受光素子とを一体化することで、両者の相対位置を高精度に設定でき、これらをレーザ走査装置に組み付ける際の位置精度を高めることも可能になる。しかしその一方で、このようにレーザ光源１１と受光素子１２を回路基板１０にそれぞれ固定的に装着すると、走査タイミングと密接な関係のある受光タイミングの調整が困難になるという問題がある。すなわち、受光タイミングを調整するためにはレーザ光ＬＢに対する受光素子１２の位置を調整する必要があるが、その一方でレーザ光源１１はレーザ走査装置内において固定的に装着されるため、このレーザ光源１１と共に回路基板１０上に組み付けられている受光素子１２を位置調整することはできなくなる。
【０００５】
このようなレーザ走査装置においては、反射ミラー５の反射面角度を調整することによりレーザ光ＬＢに対する受光素子１２の実質的な受光位置を変化し、受光タイミングの調整を行う技術が採用されている。しかし、この調整技術では、反射ミラー５と受光素子１２との間の光路長が長い場合には、反射ミラー５の微小な角度変化によっても受光素子１２での受光タイミングが大きく変化されてしまうため、受光タイミングを微細に調整する場合には反射ミラー５の角度調整を数桁以上の精度で微細に調整する必要があり、調整作業が極めて困難になるという問題がある。これは、レーザ走査装置に加えられる振動、衝撃等の外力や、経時的な変化等によって反射ミラーの角度にずれが生じたような場合における同期受光素子での受光タイミングの再調整においても同様に調整が困難になるという問題がある。なお、このような調整精度を緩和するために反射ミラー５を受光素子１２の近傍に配置することも考えられるが、受光素子１２の近傍にはレーザ光源１１やその他の構成要素が配置されること、またレーザ光ＬＢを受光素子１２で受光するタイミングをレーザ光の走査の直前に行っていること等の理由から実現することは困難である。また、仮に反射ミラー５を受光素子１２の近傍に配置しても反射ミラー５で反射されるレーザ光は反射ミラー５の角度調整の２倍の角度で偏向されるため、調整が困難になることは避けられない。
【０００６】
本発明の目的は、走査タイミングを検出するための受光素子における受光タイミングの調整及び再調整を容易に、しかも高精度に行うことを可能にしたレーザ走査装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ光を発光するレーザ光源と、レーザ光を偏向して感光体に対して走査する偏向走査手段と、偏向走査されるレーザ光を受光してレーザ光の走査タイミング検出を行うための受光素子とを備え、レーザ光源と受光素子とを同一基板上に一体的に搭載したレーザ走査装置において、受光素子で受光されるレーザ光の光軸を走査方向と平行な方向に屈曲させる透過光学系を備える。
【０００８】
前記透過光学系は透過したレーザ光の光軸方向を走査方向と平行な面内で変化させることが可能に構成であり、例えば、レーザ光を走査方向と平行な面内で屈折させるプリズムで構成される。あるいは、このプリズムは走査方向と平行な面内において回転角度位置が変化調整可能に構成される。さらには、プリズムは屈折したレーザ光の光軸を走査方向と平行な面内で平行移動可能に構成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、レーザ光源と受光素子とを同一の基板に装着することで、これらレーザ光源や受光素子を個別にレーザ走査装置に組み付ける場合に比較して組み付け作業を容易化するとともに、それぞれの組み付け精度を高めることが可能になる。また、透過光学系によるレーザ光の屈曲方向を変化させることで、レーザ光源の光軸を変位させることなく受光素子における受光タイミングの調整を行うことができ、特に透過光学系は屈曲方向を反射光学系よりも微細に調整することが可能であるため、受光素子における受光タイミングを微細にかつ容易にしかも高い精度で調整することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態のレーザ走査装置の斜視構成図である。このレーザ走査装置の基本的な構成は図１０に示したレーザ走査装置と同じであり、レーザ光源としてのレーザダイオード１１から出射されたレーザ光ＬＢは六角形をした多面反射鏡であるポリゴンミラー２に投射され、このポリゴンミラー２が回転軸２ａの回りに水平方向に高速回転されることによってレーザ光ＬＢは主走査方向に偏向される。この偏向されたレーザ光ＬＢはｆθレンズ３によって偏向が調整され、等速状態で感光ドラム４の回転軸４ａと平行な方向に走査され、その感光面に対して主走査される。また、感光ドラム４が回転軸４ａの回りに回転されることで感光面に対する副走査が行われる。さらに、偏向されたレーザ光ＬＢが感光ドラム４に対して主走査される領域以外の偏向位置に反射ミラー５が配設されており、レーザ光ＬＢはこの反射ミラー５により反射される。また、前記反射ミラー５で反射されたレーザ光ＬＢを屈曲させるための透過光学系を構成するプリズム７が配設されており、このプリズム７によって屈曲されたレーザ光ＬＢが受光素子としてのフォトダイオード１２で受光され、走査タイミング信号を得るようになっている。
【００１１】
前記レーザダイオード１１とフォトダイオード１２は同一の基板上に組み付けられて一つの光源ユニット１として構成されている。図２はこの光源ユニット１の外観斜視図、図３は光軸に沿う断面図である。前記光源ユニット１は回路基板１０上に構築されており、この回路基板１０は後述する信号処理回路等の所要の電子回路１５を構成するための配線パターンが形成された水平方向に長い長方形の配線用の基板として構成され、この回路基板１０に前記レーザダイオード１１とフォトダイオード１２が固定的に搭載されている。前記レーザダイオード１１は円筒状をしたレーザダイオードケーシング１３内にコリメートレンズ１４と共に内装されており、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光がコリメートレンズ１４で平行光束のレーザ光に整形された上で前記レーザダイオードケーシング１３の頂面に設けられた出射窓１３ａから出射されるようになっている。特に、前記レーザダイオード１１は出射するレーザ光の光軸が前記レーザダイオードケーシング１３の筒軸に一致する位置に内装固定される。また、前記レーザダイオード１１には図には現れないモニタ用フォトダイオードが一体的に組み込まれており、このモニタ用フォトダイオードは前記レーザダイオード１１から出射されるレーザ光の一部を受光し、この受光により当該レーザ光の光強度を検出してレーザダイオード１１の発光出力を制御するものであるが、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１２】
前記レーザダイオードケーシング１３は筒軸が前記回路基板１０の表面に対して垂直方向に向けた状態で、換言すればレーザダイオード１１から出射されるレーザ光の光軸が回路基板１０の表面に対して垂直方向に向けられた姿勢で配設され、この状態でレーザダイオード１１のリード端子１１ａが回路基板１０の一部領域に半田付け等によって接続されている。また、レーザダイオードケーシング１３は両側面に突出された支持片１３ｂによってハウジングベース６の上面に設けられた支持ブロック６１にネジ１６によって固定支持されている。また、前記回路基板１０はガイド片６２によってハウジングベース６に固定支持されている。
【００１３】
一方、前記フォトダイオード１２は前記レーザダイオード１１とは所要の間隔をおいて前記回路基板１０の他部領域に支持されている。前記フォトダイオード１２の受光面１２ａは前記回路基板１０の表面とほぼ平行に向けられており、かつ前記レーザダイオード１１の光軸と同じ高さ位置に設定されている。
【００１４】
図４は前記プリズム７の一部を分解した斜視図である。前記プリズム７は平面形状が二等辺三角形をした三角柱状に形成されており、前記反射ミラー５と前記フォトダイオード１２との間に配設されている。前記プリズム７は三角板状をした支持体７１上に周辺に設けた立片７１ａによって下辺部において挟持された状態で支持されており、この支持体７１を介してレーザ走査装置のハウジングベース６上に支持されている。支持体７１には下面に突出した軸部７２が設けられ、この軸部７２がハウジングベース６に開口された軸穴６３に挿入され、前記軸部７２を中心にしてハウジングベース６の上面で水平方向に回転可能とされている。また、前記支持体７１の一側には前記軸部７２を中心にした円弧溝７３が開口されており、この円弧溝７３を上方から挿通される固定ネジ７４が前記ハウジングベース６のネジ穴６４に螺合されている。したがって、固定ネジ７４を緩めれば前記支持体７１は軸部７２を中心にして円弧溝７３に沿って回転位置の調整が可能であり、固定ネジ７４を締結することで調整された回転位置に固定されることになる。そして、前記プリズム７は一方の斜面に前記反射ミラー５で反射されたレーザ光ＬＢが入射され、他方の斜面からはプリズム７によって光軸が屈曲されたレーザ光ＬＢが出射され、前記フォトダイオード１２に入射されるように概略の回転位置が設定されている。
【００１５】
以上の構成によれば、図１を参照すると、レーザダイオードケーシング１３内のレーザダイオード１１から出射されたレーザ光ＬＢはコリメータレンズ１４により平行光束とされた上で出射窓１３ａから出射され、ポリゴンミラー２に投射される。投射されたレーザ光ＬＢは前述のようにポリゴンミラー２で反射されて偏向され、ｆθレンズ３を透過した上で感光ドラム４の感光面に主走査される。また、感光ドラム４の軸回り方向の回転により副走査され、これにより所望の画像が描画されることになる。
【００１６】
また、ｆθレンズ３を透過したレーザ光は、感光ドラム４に走査される直前のタイミングにおいて、反射ミラー５によって反射され、プリズム７の一方の斜面において屈折されながら入射される。図５はプリズム７とフォトダイオード１２の平面構成図であり、プリズム７の一方の斜面に入射されたレーザ光ＬＢは屈折されてプリズム７内に進入され、次いで反対側の斜面から出射されるときに屈折されるため、入射されたレーザ光ＬＢは全体として所要の角度だけ光軸方向が屈曲されることになる。
【００１７】
プリズム７によって光軸が屈曲されたレーザ光ＬＢはフォトダイオード１２に投射され、ここで受光される。フォトダイオード１２ではレーザ光ＬＢを受光したときの受光信号を信号処理回路に出力し、この処理回路において受光タイミング信号を生成する。この受光タイミング信号は、レーザ走査装置に入力されるビデオ信号との同期をとるための同期信号として生成されるもので、この同期信号によって同期がとられたビデオ信号に基づいてレーザダイオード１１からのレーザ光ＬＢが感光ドラム４上を走査されながら変調される。
【００１８】
そして、前記した走査タイミングを決定するためのフォトダイオード１２における受光タイミングの調整を行う際には、図５に示したように、プリズム７の回転角度位置を調整する。この調整は固定ネジ７４を緩めて支持体７１を軸部７２の回りに回転することでプリズム７はベースプレート６上で水平方向に、すなわち偏向されるレーザ光の主走査方向と平行な面内で回転角度位置が変化される。これにより、例えば実線位置から破線位置のようにプリズム７の回転位置を調整した場合には、プリズム７から出射されるレーザ光ＬＢの光軸は一点鎖線から二点鎖線のように屈曲角度が変化でき、レーザ光ＬＢの主走査方向におけるフォトダイオード１２による受光タイミングが変化でき、当該受光タイミングの調整が可能になる。
【００１９】
ここで、プリズム７におけるレーザ光の屈曲角について、図６を参照すると、プリズム７の頂角をα、屈折率をｎ、一方の斜面に入射される光軸角度をθｉｎ、入射面での屈折角をθ１、出射面への入射角をθ２、出射面での出射角をθｏｕｔ、入射光軸と出射光軸とがなす屈曲角をβとしたときに、

ここで、
α＝θ１＋θ２ …（２）
また、ｓｉｎｎ≒ｎとすると、
θｉｎ≒θ１・ｎ …（３）
θｏｕｔ≒θ２・ｎ …（４）
（３）式と（４）式から、
θｉｎ＋θｏｕｔ＝ｎ（θ１＋θ２） …（５）
（５）式と（２）式から、
θｉｎ＋θｏｕｔ＝ｎ・α …（６）
（６）式と（２）式を（１）式に代入して、
β＝（ｎ−１）・α …（７）
となる。
【００２０】
この（７）式から、プリズム７に入射されるレーザ光ＬＢの屈曲角βはプリズムの屈折率ｎと頂角αに依存することになり、入射角に無関係に一定である。これからプリズムの回転角度位置をΔθだけ変化させたときにプリブムによって屈曲されるレーザ光の変化屈曲角Δθｏｕｔは、
Δθｏｕｔ＝Δθ …（８）
である。これに対し、反射ミラー５の回転角度位置をΔθだけ変化させたときに屈曲されるレーザ光の変化屈曲角Δθｒｅｆは、
Δθｒｅｆ＝２・Δθ …（９）
である。したがって、（８）式と（９）式を比較して、プリズム７による変化屈曲角Δθｏｕｔは反射ミラーによる変化屈曲角θｒｅｆよりも小さくなることになり、反射ミラー５に比較して同じ回転角度だけプリズム７を回動した場合にレーザ光ＬＢの屈曲角を微細に調整することが可能になり、受光タイミング調整を高い精度でしかも容易に行うことが可能になる。
【００２１】
図７は本発明の第２の実施形態におけるプリズムの一部を分解した斜視図である。この実施形態ではプリズム７は支持体７１Ａによってハウジングベース６上で一方向に直線移動可能に構成されている。すなわち、支持体７１Ａの下面から突出された突起７５はハウジングベース６に設けられた長穴６５に内挿されるとともに、支持体７１Ａの一部にも同じ方向の長穴７６が開口され、この長穴７６の上方から挿通される固定ネジ７４がハウジングベース６のネジ穴６４に螺合されている。この構成では固定ネジ７４を緩めることで突起７５が長穴６５内で移動でき、同時に固定ネジ７４に対して支持体７１Ａの長穴７６が移動できるため、支持体７１Ａを長穴６５，７６に沿って位置調整でき、固定ネジ７４を締結することで支持体７１Ａの移動位置を固定する。これによりプリズム７はハウジングベース６の上面上で直線位置移動可能とされている。
【００２２】
この構成では、図８に示すように、プリズム７を実線位置と破線位置とで直線移動させると、プリズム７に入射されるレーザ光ＬＢの入射位置が変化され、これに伴いプリズム７から出射される屈曲されたレーザ光ＬＢの光軸が平行移動される。これにより、フォトダイオード１２に対する受光タイミングを変化調整することが可能であり、しかもプリズム７を位置調整した際のレーザ光ＬＢは平行移動であるため反射ミラー５の回転角度位置を調整するよりも微細な調整が可能になり、受光タイミングを微細にかつ高精度に調整することが可能になる。
【００２３】
ここで本発明は図１に示したレーザ走査装置のように反射ミラーで反射されたレーザ光を受光素子で受光するレーザ走査装置に限られるものではない。例えば、図９に示すレーザ走査装置は、光源ユニット１に設けたフォトダイオード１２はポリゴンミラー２で反射されたレーザ光を直接受光するように構成されており、このポリゴンミラー２とフォトダイオード１２との間に透過光学系を構成するプリズム７を配設している。このようなレーザ走査装置においても、プリズム７の回転角度位置あるいは直線移動位置を適宜に調整することで、当該プリズム７を透過するレーザ光をフォトダイオード１２に対して移動でき、受光タイミングを微細にかつ高精度に調整することが可能になる。
【００２４】
ここで、プリズムは前記実施形態のような二等辺三角形プリズムに限られるものではなく、直角プリズム、あるいは他の多角形形状であってもよい。また、プリズムを回転位置調整するための構造、あるいはプリズムを直線位置調整するための構造は前記各実施形態の構造に限られるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、レーザ光源と受光素子とを同一の基板に装着することで、これらレーザ光源や受光素子を個別にレーザ走査装置に組み付ける場合に比較して組み付け作業を容易化するとともに、それぞれの組み付け精度を高めることが可能になる。また、透過光学系によるレーザ光の屈曲方向を変化させることで、レーザ光源の光軸を変位させることなく受光素子における受光タイミングの検出を行うことができ、特に透過光学系は屈曲方向を反射光学系よりも微細に調整することが可能であるため、受光素子における受光タイミングを微細にかつ容易にしかも高い精度で調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ走査装置の概略斜視構成図である。
【図２】第１の実施形態の光源ユニットの外観斜視図である。
【図３】図２のレーザ光軸に沿った断面図である。
【図４】第１の実施形態のプリズムの部分分解斜視図である。
【図５】第１の実施形態での受光タイミングの調整を説明するための図である。
【図６】プリズムにおけるレーザ光の屈曲を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のプリズムの部分分解斜視図である。
【図８】第２の実施形態での受光タイミングの調整を説明するための図である。
【図９】本発明が適用される他のレーザ走査装置の概略斜視構成図である。
【図１０】従来のレーザ走査装置の一例の外観斜視図である。
【符号の説明】
１光源ユニット
２ポリゴンミラー
３ｆθレンズ
４感光ドラム
５反射ミラー
６ハウジングベース
７プリズム
１１レーザダイオード
１２フォトダイオード
１３レーザダイオードケーシング
１４コリメートレンズ
１５電子回路
６３軸穴
６４ネジ穴
６５長穴
７１支持体
７２軸部
７３円弧溝
７４固定ネジ
７５長穴[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser scanning device that scans a laser beam to form an image, and more particularly to a laser scanning device in which a light receiving element for detecting a scanning timing of a laser beam on a photosensitive member is integrally formed with a laser light source on the same substrate. Things.
[0002]
[Prior art]
In a laser scanning device that forms an image by scanning a photosensitive member with a laser beam, it is necessary to detect a drawing start position of the laser beam on the photosensitive member, that is, a scanning timing in order to form an accurate image. In order to detect the scanning timing, conventionally, a part of the laser beam to be scanned is received by a light receiving element, and the scanning timing is adjusted based on the light receiving timing. For example, FIG. 10 is a schematic diagram of a laser scanning device described in Patent Literature 1, in which a laser beam LB emitted from a laser light source 11 composed of a laser diode or the like is main-scanned in the rotation axis direction of the photosensitive drum 4. At the same time, image formation is performed by rotating the photosensitive drum 4 about a rotation axis and performing sub-scanning. In this laser scanning device, a laser beam LB emitted from a laser light source 11 is deflected in the main scanning direction by a polygon mirror 2 rotating at a high speed, and the deflected laser beam is applied to the photosensitive drum 4 at a constant speed by an fθ lens 3. Scan. Further, the deflected laser light LB is reflected by the reflection mirror 5 at a position other than the region scanned with respect to the photosensitive drum 4, and the reflected laser light is received by the light receiving element 12 composed of a photodiode or the like. The scanning timing of the main scanning of the photosensitive drum 4 with the laser light is adjusted based on the light receiving timing at which the light receiving element 12 receives the laser light.
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 4-9012
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the laser scanning device of Patent Literature 1, by mounting the laser light source and the light receiving element on the same circuit board 10, the operation when assembling the laser light source 11 and the light receiving element 12 to the laser scanning device is simplified. I have. In particular, integrating electrical wiring and electronic components connected to the laser light source and the light receiving element with the circuit board 10 is advantageous in terms of automating assembly and reducing the number of components. Further, by integrating the laser light source and the light receiving element on the same substrate in this manner, the relative positions of the two can be set with high accuracy, and the positional accuracy when assembling them to the laser scanning device can be improved. . However, on the other hand, when the laser light source 11 and the light receiving element 12 are fixedly mounted on the circuit board 10 in this manner, there is a problem that it is difficult to adjust the light receiving timing closely related to the scanning timing. That is, in order to adjust the light receiving timing, it is necessary to adjust the position of the light receiving element 12 with respect to the laser light LB. On the other hand, since the laser light source 11 is fixedly mounted in the laser scanning device, The position of the light receiving element 12 assembled on the circuit board 10 cannot be adjusted together with the position of the light receiving element 11.
[0005]
In such a laser scanning device, a technique of adjusting a reflection surface angle of the reflection mirror 5, changing a substantial light receiving position of the light receiving element 12 with respect to the laser light LB, and adjusting a light receiving timing is adopted. . However, in this adjustment technique, when the optical path length between the reflection mirror 5 and the light receiving element 12 is long, the light receiving timing at the light receiving element 12 is greatly changed even by a small angle change of the reflection mirror 5. When the light receiving timing is finely adjusted, it is necessary to finely adjust the angle of the reflection mirror 5 with an accuracy of several digits or more, and there is a problem that the adjustment work becomes extremely difficult. This also applies to readjustment of the light receiving timing of the synchronous light receiving element in the case where the angle of the reflecting mirror is deviated due to external force such as vibration and impact applied to the laser scanning device, or a change over time. There is a problem that adjustment is difficult. Although it is conceivable to arrange the reflection mirror 5 near the light receiving element 12 in order to ease such adjustment accuracy, the laser light source 11 and other components may be arranged near the light receiving element 12. Moreover, it is difficult to realize the timing of receiving the laser beam LB by the light receiving element 12 immediately before scanning with the laser beam. Further, even if the reflection mirror 5 is disposed near the light receiving element 12, the laser light reflected by the reflection mirror 5 is deflected at twice the angle of the angle adjustment of the reflection mirror 5, so that the adjustment becomes difficult. Is inevitable.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser scanning device capable of easily adjusting the light receiving timing of a light receiving element for detecting a scanning timing and readjusting the same with high accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a laser light source that emits a laser beam, a deflection scanning unit that deflects the laser beam and scans a photoconductor, and detects a scanning timing of the laser beam by receiving the laser beam that is deflected and scanned. In a laser scanning device having a laser light source and a light receiving element integrally mounted on the same substrate, the laser beam received by the light receiving element is bent in a direction parallel to the scanning direction. It has an optical system.
[0008]
The transmission optical system is configured to be able to change the optical axis direction of the transmitted laser light in a plane parallel to the scanning direction, for example, a prism configured to refract the laser light in a plane parallel to the scanning direction. Is done. Alternatively, this prism is configured so that the rotation angle position can be changed and adjusted in a plane parallel to the scanning direction. Further, it is preferable that the prism is configured to be able to translate the optical axis of the refracted laser light in a plane parallel to the scanning direction.
[0009]
According to the present invention, the laser light source and the light receiving element are mounted on the same substrate, thereby facilitating the assembling work as compared with a case where the laser light source and the light receiving element are individually mounted on the laser scanning device. It is possible to increase the assembling accuracy of the device. Also, by changing the bending direction of the laser beam by the transmission optical system, it is possible to adjust the light receiving timing in the light receiving element without displacing the optical axis of the laser light source. Since it is possible to make finer adjustments than in the system, it becomes possible to finely and easily adjust the light receiving timing in the light receiving element with high accuracy.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective configuration diagram of the laser scanning device according to the first embodiment. The basic configuration of this laser scanning device is the same as that of the laser scanning device shown in FIG. 10, and a laser beam LB emitted from a laser diode 11 as a laser light source is a polygon mirror 2 which is a hexagonal polygon mirror. The laser beam LB is deflected in the main scanning direction when the polygon mirror 2 is rotated at high speed in the horizontal direction around the rotation axis 2a. The deflection of the deflected laser beam LB is adjusted by the fθ lens 3, and the laser beam LB is scanned in a direction parallel to the rotation axis 4a of the photosensitive drum 4 at a constant speed, and is main-scanned on the photosensitive surface. In addition, the photosensitive drum 4 is rotated around the rotation axis 4a to perform a sub-scan on the photosensitive surface. Further, a reflection mirror 5 is provided at a deflection position other than a region where the deflected laser light LB is main-scanned with respect to the photosensitive drum 4, and the laser light LB is reflected by the reflection mirror 5. Further, a prism 7 constituting a transmission optical system for bending the laser beam LB reflected by the reflection mirror 5 is provided, and the laser beam LB bent by the prism 7 is used as a photodiode as a light receiving element. The light is received at 12 and a scanning timing signal is obtained.
[0011]
The laser diode 11 and the photodiode 12 are assembled on the same substrate to constitute one light source unit 1. FIG. 2 is an external perspective view of the light source unit 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view along the optical axis. The light source unit 1 is constructed on a circuit board 10. The circuit board 10 has a horizontally long rectangular wiring on which a wiring pattern for forming a required electronic circuit 15 such as a signal processing circuit described later is formed. The laser diode 11 and the photodiode 12 are fixedly mounted on the circuit board 10. The laser diode 11 is housed in a cylindrical laser diode casing 13 together with a collimating lens 14, and the laser light emitted from the laser diode 11 is shaped into a parallel light beam by the collimating lens 14. The laser beam is emitted from an emission window 13a provided on the top surface of the laser diode casing 13. In particular, the laser diode 11 is internally fixed at a position where the optical axis of the emitted laser light coincides with the cylindrical axis of the laser diode casing 13. Further, a monitoring photodiode which does not appear in the drawing is integrally incorporated in the laser diode 11, and the monitoring photodiode receives a part of laser light emitted from the laser diode 11, and The light output of the laser diode 11 is controlled by detecting the light intensity of the laser light by receiving light, but a detailed description thereof is omitted here.
[0012]
The laser diode casing 13 has a cylindrical axis oriented in a direction perpendicular to the surface of the circuit board 10, in other words, the optical axis of the laser light emitted from the laser diode 11 with respect to the surface of the circuit board 10. The lead terminals 11a of the laser diode 11 are connected to a partial area of the circuit board 10 by soldering or the like in this state. The laser diode casing 13 is fixedly supported by screws 16 on a support block 61 provided on the upper surface of the housing base 6 by support pieces 13b protruding from both side surfaces. The circuit board 10 is fixedly supported on the housing base 6 by guide pieces 62.
[0013]
On the other hand, the photodiode 12 is supported on the other area of the circuit board 10 at a predetermined interval from the laser diode 11. The light receiving surface 12a of the photodiode 12 is oriented substantially parallel to the surface of the circuit board 10 and is set at the same height as the optical axis of the laser diode 11.
[0014]
FIG. 4 is an exploded perspective view of a part of the prism 7. The prism 7 is formed in a triangular prism shape having a planar shape of an isosceles triangle, and is disposed between the reflection mirror 5 and the photodiode 12. The prism 7 is supported on a triangular plate-shaped support 71 in a state of being sandwiched at the lower side by a standing piece 71 a provided on the periphery. The prism 7 is mounted on the housing base 6 of the laser scanning device via the support 71. Supported. The support 71 is provided with a shaft portion 72 projecting from the lower surface thereof, and the shaft portion 72 is inserted into a shaft hole 63 opened in the housing base 6, and the shaft portion 72 is horizontally positioned on the upper surface of the housing base 6 around the shaft portion 72. It is rotatable in the direction. On one side of the support 71, an arc groove 73 centering on the shaft portion 72 is opened, and a fixing screw 74 inserted through the arc groove 73 from above is screwed into a screw hole 64 of the housing base 6. Is screwed. Accordingly, if the fixing screw 74 is loosened, the rotation position of the support body 71 can be adjusted along the arc groove 73 around the shaft portion 72, and the rotation position adjusted by tightening the fixing screw 74 is attained. Will be fixed. The prism 7 receives the laser beam LB reflected by the reflection mirror 5 on one inclined surface, and emits the laser beam LB whose optical axis is bent by the prism 7 from the other inclined surface. The approximate rotational position is set so as to be incident on the.
[0015]
According to the above configuration, referring to FIG. 1, the laser light LB emitted from the laser diode 11 in the laser diode casing 13 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 14, and then emitted from the emission window 13a. 2 is projected. The projected laser light LB is reflected and deflected by the polygon mirror 2 as described above, passes through the fθ lens 3, and is main-scanned on the photosensitive surface of the photosensitive drum 4. The sub-scanning is performed by the rotation of the photosensitive drum 4 around the axis, whereby a desired image is drawn.
[0016]
The laser beam transmitted through the fθ lens 3 is reflected by the reflection mirror 5 at a timing immediately before scanning on the photosensitive drum 4 and is incident while being refracted on one slope of the prism 7. FIG. 5 is a plan view of the configuration of the prism 7 and the photodiode 12. When the laser beam LB incident on one slope of the prism 7 is refracted and enters the prism 7, and then emitted from the opposite slope. Therefore, the incident laser light LB is bent in the optical axis direction by a required angle as a whole.
[0017]
The laser beam LB whose optical axis is bent by the prism 7 is projected on the photodiode 12 and received here. The photodiode 12 outputs a light receiving signal when the laser light LB is received to a signal processing circuit, and the processing circuit generates a light receiving timing signal. The light receiving timing signal is generated as a synchronization signal for synchronizing with a video signal input to the laser scanning device. Based on the video signal synchronized by the synchronization signal, the light receiving timing signal from the laser diode 11 is output. The laser beam LB is modulated while being scanned on the photosensitive drum 4.
[0018]
When adjusting the light receiving timing of the photodiode 12 for determining the scanning timing, the rotation angle position of the prism 7 is adjusted as shown in FIG. This adjustment is performed by loosening the fixing screw 74 and rotating the support 71 around the shaft portion 72 so that the prism 7 is moved horizontally on the base plate 6, that is, in a plane parallel to the main scanning direction of the laser beam to be deflected. The rotation angle position is changed. Thereby, for example, when the rotational position of the prism 7 is adjusted from the solid line position to the broken line position, the bending angle of the optical axis of the laser beam LB emitted from the prism 7 changes from the one-dot chain line to the two-dot chain line. Thus, the light receiving timing of the laser beam LB by the photodiode 12 in the main scanning direction can be changed, and the light receiving timing can be adjusted.
[0019]
Here, regarding the bending angle of the laser beam in the prism 7, referring to FIG. 6, the apex angle of the prism 7 is α, the refractive index is n, the optical axis angle incident on one inclined surface is θin, and the refraction on the incident surface is When the angle is θ1, the incident angle on the output surface is θ2, the output angle on the output surface is θout, and the bending angle between the incident optical axis and the output optical axis is β,

here,
α = θ1 + θ2 (2)
Also, if sin n ≒ n,
θin ≒ θ1 · n (3)
θout ≒ θ2 · n (4)
From equations (3) and (4),
θin + θout = n (θ1 + θ2) (5)
From equations (5) and (2),
θin + θout = n · α (6)
Substituting equations (6) and (2) into equation (1),
β = (n−1) · α (7)
It becomes.
[0020]
From equation (7), the bending angle β of the laser beam LB incident on the prism 7 depends on the refractive index n and the apex angle α of the prism, and is constant regardless of the incident angle. From this, when the rotation angle position of the prism is changed by Δθ, the change bending angle Δθout of the laser beam bent by the pre-bum is:
Δθout = Δθ (8)
It is. On the other hand, the change bending angle Δθref of the laser beam bent when the rotation angle position of the reflection mirror 5 is changed by Δθ is:
Δθref = 2 · Δθ (9)
It is. Therefore, by comparing the expressions (8) and (9), the changing bending angle Δθout by the prism 7 is smaller than the changing bending angle θref by the reflecting mirror, and only by the same rotation angle as that of the reflecting mirror 5. When the prism 7 is rotated, the bending angle of the laser beam LB can be finely adjusted, and the light reception timing can be adjusted with high accuracy and easily.
[0021]
FIG. 7 is an exploded perspective view of a part of the prism according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the prism 7 is configured to be linearly movable in one direction on the housing base 6 by the support 71A. That is, the protrusion 75 protruding from the lower surface of the support 71A is inserted into the long hole 65 provided in the housing base 6, and a long hole 76 in the same direction is opened in a part of the support 71A. A fixing screw 74 inserted from above the hole 76 is screwed into the screw hole 64 of the housing base 6. In this configuration, when the fixing screw 74 is loosened, the protrusion 75 can be moved in the elongated hole 65, and at the same time, the elongated hole 76 of the support 71A can be moved with respect to the fixed screw 74. The position of the support 71A is fixed by tightening the fixing screw 74. Thereby, the prism 7 can be moved linearly on the upper surface of the housing base 6.
[0022]
In this configuration, as shown in FIG. 8, when the prism 7 is linearly moved between a solid line position and a broken line position, the incident position of the laser beam LB incident on the prism 7 is changed, and the laser beam LB is emitted from the prism 7 accordingly. The optical axis of the bent laser beam LB is translated. This makes it possible to change and adjust the light receiving timing of the photodiode 12, and furthermore, since the laser beam LB when the position of the prism 7 is adjusted is parallel movement, it is finer than the adjustment of the rotational angle position of the reflection mirror 5. The light receiving timing can be finely and precisely adjusted.
[0023]
Here, the present invention is not limited to a laser scanning device that receives a laser beam reflected by a reflection mirror by a light receiving element as in the laser scanning device shown in FIG. For example, in the laser scanning device shown in FIG. 9, the photodiode 12 provided in the light source unit 1 is configured to directly receive the laser light reflected by the polygon mirror 2, and the polygon mirror 2 and the photodiode 12 A prism 7 that constitutes a transmission optical system is disposed therebetween. In such a laser scanning device as well, by appropriately adjusting the rotation angle position or the linear movement position of the prism 7, the laser beam transmitted through the prism 7 can be moved relative to the photodiode 12, and the light receiving timing can be finely adjusted. In addition, the adjustment can be performed with high accuracy.
[0024]
Here, the prism is not limited to the isosceles triangular prism as in the above-described embodiment, and may be a right-angle prism or another polygonal shape. The structure for adjusting the rotational position of the prism or the structure for adjusting the linear position of the prism is not limited to the structure of each of the above embodiments.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the present invention simplifies the assembling work by mounting the laser light source and the light receiving element on the same substrate, as compared with a case where these laser light sources and the light receiving elements are individually mounted on the laser scanning device. At the same time, it is possible to increase the accuracy of each assembly. Also, by changing the bending direction of the laser light by the transmission optical system, it is possible to detect the light receiving timing of the light receiving element without displacing the optical axis of the laser light source. Since it is possible to make finer adjustments than in the system, it becomes possible to finely and easily adjust the light receiving timing in the light receiving element with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective configuration diagram of a laser scanning device of the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view of the light source unit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view taken along the laser optical axis of FIG. 2;
FIG. 4 is a partially exploded perspective view of the prism according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining adjustment of a light receiving timing in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining bending of laser light in a prism.
FIG. 7 is a partially exploded perspective view of a prism according to a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram for explaining adjustment of the light receiving timing in the second embodiment.
FIG. 9 is a schematic perspective configuration diagram of another laser scanning device to which the present invention is applied.
FIG. 10 is an external perspective view of an example of a conventional laser scanning device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light source unit 2 polygon mirror 3 fθ lens 4 photosensitive drum 5 reflecting mirror 6 housing base 7 prism 11 laser diode 12 photodiode 13 laser diode casing 14 collimating lens 15 electronic circuit 63 shaft hole 64 screw hole 65 long hole 71 support body 72 shaft Part 73 arc groove 74 fixing screw 75 long hole

Claims

A laser light source for emitting laser light, deflection scanning means for deflecting the laser light and scanning the photosensitive member, and receiving the deflection-scanned laser light and detecting a scanning timing of the laser light. A laser scanning device comprising a light receiving element and integrally mounting the laser light source and the light receiving element on the same substrate, wherein the optical axis of the laser light received by the light receiving element is in a direction parallel to the scanning direction. A laser scanning device comprising a transmission optical system for bending.

2. The laser scanning device according to claim 1, wherein the transmission optical system is configured to change an optical axis direction of the transmitted laser light in a plane parallel to the scanning direction.

3. The laser scanning device according to claim 2, wherein the transmission optical system includes a prism that refracts the laser light in a plane parallel to the scanning direction.

4. The laser scanning device according to claim 3, wherein the transmission optical system is configured to change and adjust a rotation angle position in a plane parallel to the scanning direction.

4. The laser scanning device according to claim 3, wherein the transmission optical system is configured to be able to translate an optical axis of the refracted laser light in a plane parallel to the scanning direction.

A reflection mirror for reflecting the laser light deflected by the deflection scanning means toward the light receiving element, wherein the transmission optical system is disposed between the reflection mirror and the light receiving element. Item 6. A laser scanning device according to any one of Items 1 to 5.