JP2660011B2 - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
- Publication number
- JP2660011B2 JP2660011B2 JP63225054A JP22505488A JP2660011B2 JP 2660011 B2 JP2660011 B2 JP 2660011B2 JP 63225054 A JP63225054 A JP 63225054A JP 22505488 A JP22505488 A JP 22505488A JP 2660011 B2 JP2660011 B2 JP 2660011B2
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- Japan
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- scanning surface
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、光源からの光ビームを偏向器及びレンズ系
を介して走査面上を走査する走査光学装置に関し、特に
温度等の環境変動に起因する走査面上の光ビーム結像ス
ポツトの焦点位置ずれを検出して補正する手段を備えた
走査光学装置に関するものである。
を介して走査面上を走査する走査光学装置に関し、特に
温度等の環境変動に起因する走査面上の光ビーム結像ス
ポツトの焦点位置ずれを検出して補正する手段を備えた
走査光学装置に関するものである。
近年、走査光学装置として、画像信号に応じてレーザ
光源を変調し、該変調されたレーザ光源からのレーザ光
を偏向器により周期的に偏向させ、レンズ系によって、
感光性の記録媒体上にスポツト状に集束させ、露光走査
して画像記録を行うレーザビームプリンタ装置が広く一
般に使用されている。
光源を変調し、該変調されたレーザ光源からのレーザ光
を偏向器により周期的に偏向させ、レンズ系によって、
感光性の記録媒体上にスポツト状に集束させ、露光走査
して画像記録を行うレーザビームプリンタ装置が広く一
般に使用されている。
ところで、従来のレーザビームプリンタ装置では、環
境温度の変化によりレンズ系（光学系）を構成する各部
材が熱変形を起し、感光体（走査面）上のレーザ光の集
束位置がずれてしまい画質が低下するという欠点があっ
た。
境温度の変化によりレンズ系（光学系）を構成する各部
材が熱変形を起し、感光体（走査面）上のレーザ光の集
束位置がずれてしまい画質が低下するという欠点があっ
た。
その欠点を解決する手段として、特開昭60−100111号
公報に、レーザ光源からのレーザ光をコリメートするコ
リメータレンズ近傍にコリメータレンズの温度を測定す
る温度検出手段を配置し、前記温度検出手段からの信号
を予め設定した基準温度と比較し、その出力に応動して
コリメータレンズを光軸方向に移動させるレンズ移動装
置を配した構成が開示してある。
公報に、レーザ光源からのレーザ光をコリメートするコ
リメータレンズ近傍にコリメータレンズの温度を測定す
る温度検出手段を配置し、前記温度検出手段からの信号
を予め設定した基準温度と比較し、その出力に応動して
コリメータレンズを光軸方向に移動させるレンズ移動装
置を配した構成が開示してある。
しかしながら、上記特開昭60−100111号公報のような
レーザビームプリンタ装置を実際に構成した場合、コリ
メータレンズの移動方向とレーザ光の光軸が正確に合致
するように組立調整されていないと、走査面上での光ビ
ームの集束位置や集束形状に悪影響を与えるという欠点
があった。
レーザビームプリンタ装置を実際に構成した場合、コリ
メータレンズの移動方向とレーザ光の光軸が正確に合致
するように組立調整されていないと、走査面上での光ビ
ームの集束位置や集束形状に悪影響を与えるという欠点
があった。
本発明の目的は、上記従来装置の欠点を解消し、簡単
に組立調整が可能で、且つ、安定した画像の形成が可能
な走査光学装置を提供することにある。
に組立調整が可能で、且つ、安定した画像の形成が可能
な走査光学装置を提供することにある。
本発明の目的は、光源からの光ビームを偏向器及びレ
ンズ系を介して走査面上を走査し、かつ、該走査面上の
光ビームの集束状態を検知する検知手段および該走査面
上の光ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を
備えた走査光学装置において、前記走査面上の光ビーム
集束位置を移動させる焦点位置移動手段として、前記光
源と前記走査面との間の光路上に光学硝子ユニツトを配
設し、前記光学硝子ユニツトの硝子の厚みと屈折率のう
ちの少なくとも一方を変化させることにより、前記走査
面上の光ビーム集束位置を調整することによって達成さ
れる。
ンズ系を介して走査面上を走査し、かつ、該走査面上の
光ビームの集束状態を検知する検知手段および該走査面
上の光ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を
備えた走査光学装置において、前記走査面上の光ビーム
集束位置を移動させる焦点位置移動手段として、前記光
源と前記走査面との間の光路上に光学硝子ユニツトを配
設し、前記光学硝子ユニツトの硝子の厚みと屈折率のう
ちの少なくとも一方を変化させることにより、前記走査
面上の光ビーム集束位置を調整することによって達成さ
れる。
第１図は本発明に係る走査光学装置の第１実施例の概
略構成を示す図である。同図において、１は光源である
半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は偏向器であ
る回転多面鏡、４は結像レンズ、５は走査面としての感
光ドラム、６は反射鏡、７は走査面上の光ビームの集束
状態を検知する検知手段としてのCCD（固体撮像素子）
でありドラム面と光学的に等価な位置に配置されてい
る。８は光源とコリメータレンズとの間に配設された光
学硝子ユニツト、該ユニツト８には硝子の厚みｄまたは
屈折率ｎが異なる複数の種類の硝子板が設けられてあ
り、後述するモータ９によりレーザ１のレーザ光の光軸
方向と垂直な方向である矢印Ａ方向に所定量だけ移動可
能となてっている。９はユニツト８を移動させる為のモ
ータ、また、CCD7は光源１及びモータ９を制御する制御
部10に接続してある。
略構成を示す図である。同図において、１は光源である
半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は偏向器であ
る回転多面鏡、４は結像レンズ、５は走査面としての感
光ドラム、６は反射鏡、７は走査面上の光ビームの集束
状態を検知する検知手段としてのCCD（固体撮像素子）
でありドラム面と光学的に等価な位置に配置されてい
る。８は光源とコリメータレンズとの間に配設された光
学硝子ユニツト、該ユニツト８には硝子の厚みｄまたは
屈折率ｎが異なる複数の種類の硝子板が設けられてあ
り、後述するモータ９によりレーザ１のレーザ光の光軸
方向と垂直な方向である矢印Ａ方向に所定量だけ移動可
能となてっている。９はユニツト８を移動させる為のモ
ータ、また、CCD7は光源１及びモータ９を制御する制御
部10に接続してある。
以上の構成において、走査面上のレーザ光の集束位置
調整の動作について説明する。まず、制御部10より第２
図（ａ）に示すような作動信号をレーザ１に入力し、該
レーザ１をこの信号に応じて明滅させる。レーザ１から
のレーザ光は感光ドラム上に走査されるとともに反射鏡
６に反射され、感光ドラム５と光学的に等価な位置に配
設したCCD7上に投影、走査される。
調整の動作について説明する。まず、制御部10より第２
図（ａ）に示すような作動信号をレーザ１に入力し、該
レーザ１をこの信号に応じて明滅させる。レーザ１から
のレーザ光は感光ドラム上に走査されるとともに反射鏡
６に反射され、感光ドラム５と光学的に等価な位置に配
設したCCD7上に投影、走査される。
制御部10は、CCD7上をレーザ光が走査する前にCCD7各
画像の蓄積電荷をリセツトし、１ラインの走査によりCC
D7の各画素に電荷が蓄積された後にこの電荷を電気信号
として読み出す。
画像の蓄積電荷をリセツトし、１ラインの走査によりCC
D7の各画素に電荷が蓄積された後にこの電荷を電気信号
として読み出す。
レーザ１からレーザ光を明滅し一回走査すると、CCD7
は感光ドラムと光学的等価な位置にあるので、CCD7面上
の露光分布は第３図に示したようにレーザ光のスポツト
径に応じた強弱の分布形状を示す。従って、CCD7の各画
素の出力は第２図（ｂ）に示すような分布になり、その
信号を制御部10に送出する。制御部10においては、CCD7
の出力の最大値をθmax,最小値をθminとしてコントラ
ストＶを の式により算出、測定する。
は感光ドラムと光学的等価な位置にあるので、CCD7面上
の露光分布は第３図に示したようにレーザ光のスポツト
径に応じた強弱の分布形状を示す。従って、CCD7の各画
素の出力は第２図（ｂ）に示すような分布になり、その
信号を制御部10に送出する。制御部10においては、CCD7
の出力の最大値をθmax,最小値をθminとしてコントラ
ストＶを の式により算出、測定する。
この場合、走査方向のスポツト径が小さくなる程コン
トラストＶは大きくなるので、予め設定した値Voと
（１）式により算出したＶとを比較してＶが所定値Voと
等しくない場合には、制御部10からモータ９へ駆動信号
を送出して光学硝子ユニツト８を矢印Ａ方向へ所定量移
動し、レーザ光の通過する硝子板の厚みｄまたは屈折率
ｎを変更する。そして該光学硝子ユニツト８を移動させ
た位置でそれぞれ上記コントラストＶを測定し、この値
とVoが等しくなる位置でユニツト８を固定すれば、光学
系の焦点位置ずれを補正してレーザ光の主走査スポツト
径を最小にすることができる。
トラストＶは大きくなるので、予め設定した値Voと
（１）式により算出したＶとを比較してＶが所定値Voと
等しくない場合には、制御部10からモータ９へ駆動信号
を送出して光学硝子ユニツト８を矢印Ａ方向へ所定量移
動し、レーザ光の通過する硝子板の厚みｄまたは屈折率
ｎを変更する。そして該光学硝子ユニツト８を移動させ
た位置でそれぞれ上記コントラストＶを測定し、この値
とVoが等しくなる位置でユニツト８を固定すれば、光学
系の焦点位置ずれを補正してレーザ光の主走査スポツト
径を最小にすることができる。
次に、第４図により走査面上のレーザ光の集束位置の
変化について説明を行う。同図は偏向器３の偏向面に平
行な平面内での断面図であり、図中、第１図と同一の部
材には共通の符号を附し詳細な説明は省略する。まず、
光学硝子ユニツト８がない場合、結像レンズ４によって
レーザ光は走査線50上の結像点50aにて結像される。こ
の時の走査像高は、ｙ＝f2θで示される。f2は結像レン
ズの焦点距離、θは偏向角度である。ここで光学硝子ユ
ニツト８を配設すると、コリメータレンズ２と半導体レ
ーザ１との光学距離が実効的に短くなるので、コリメー
タレンズ２を通過したレーザ光は、平行光に比べて僅か
に発散光になる。このため結像レンズ４による結像点は
50bとなり、走査線50がSaからSbに移動し走査像高は
ｙ′となる。すなわち、光学硝子ユニツト８を配設する
ことにより、結果的に結像レンズ４の焦点距離をかえる
ことができる。第５図に、光学硝子ユニツト８を配設し
た場合の半導体レーザ１からのレーザ光の出射点の位置
の変化を示す。光学硝子板の厚さをｄ、屈折率をｎとす
ると、実効的な出射点の変化△ｘは、 △ｘ≒ｄ（１−θ′／θ）≒ｄ（１−1/n） … で示される。θ、θ′は光学硝子ユニツト８のレーザ光
の入射角及び屈折角である。第４図における走査線50の
位置変化を△ｓとすると、 △ｓ≒（f/f2）２△ｘ＝（f/f2）2d（１−1/n） … となる。ここで、ｆはコリメータレンズ２の焦点距離、
f2は結像レンズ４と焦点距離である。上記式より、光学
硝子板の厚さｄ、または屈折率ｎを変えることにより、
走査線50の位置を変えると同時に結像レンズ４の焦点距
離を変えることができる。
変化について説明を行う。同図は偏向器３の偏向面に平
行な平面内での断面図であり、図中、第１図と同一の部
材には共通の符号を附し詳細な説明は省略する。まず、
光学硝子ユニツト８がない場合、結像レンズ４によって
レーザ光は走査線50上の結像点50aにて結像される。こ
の時の走査像高は、ｙ＝f2θで示される。f2は結像レン
ズの焦点距離、θは偏向角度である。ここで光学硝子ユ
ニツト８を配設すると、コリメータレンズ２と半導体レ
ーザ１との光学距離が実効的に短くなるので、コリメー
タレンズ２を通過したレーザ光は、平行光に比べて僅か
に発散光になる。このため結像レンズ４による結像点は
50bとなり、走査線50がSaからSbに移動し走査像高は
ｙ′となる。すなわち、光学硝子ユニツト８を配設する
ことにより、結果的に結像レンズ４の焦点距離をかえる
ことができる。第５図に、光学硝子ユニツト８を配設し
た場合の半導体レーザ１からのレーザ光の出射点の位置
の変化を示す。光学硝子板の厚さをｄ、屈折率をｎとす
ると、実効的な出射点の変化△ｘは、 △ｘ≒ｄ（１−θ′／θ）≒ｄ（１−1/n） … で示される。θ、θ′は光学硝子ユニツト８のレーザ光
の入射角及び屈折角である。第４図における走査線50の
位置変化を△ｓとすると、 △ｓ≒（f/f2）２△ｘ＝（f/f2）2d（１−1/n） … となる。ここで、ｆはコリメータレンズ２の焦点距離、
f2は結像レンズ４と焦点距離である。上記式より、光学
硝子板の厚さｄ、または屈折率ｎを変えることにより、
走査線50の位置を変えると同時に結像レンズ４の焦点距
離を変えることができる。
この様に、本実施例によれば、光学硝子ユニツト８を
半導体レーザ１とコリメータレンズ２との間に配設し、
走査光学装置の焦点距離のずれに応じて、光学硝子板の
厚みｄ、または屈折率ｎを変えることにより、結果とし
て走査光学装置の焦点距離つまり、レーザ光の集束位置
を一定に保ち常に安定した画像を得るものである。
半導体レーザ１とコリメータレンズ２との間に配設し、
走査光学装置の焦点距離のずれに応じて、光学硝子板の
厚みｄ、または屈折率ｎを変えることにより、結果とし
て走査光学装置の焦点距離つまり、レーザ光の集束位置
を一定に保ち常に安定した画像を得るものである。
光学硝子板の厚みｄ及び屈折率ｎは、走査光学装置の
焦点距離の変化に応じて式によってきまり、厚みｄ及
び屈折率ｎの最適な組み合わせにより決定される。ま
た、光学硝子板の表面はレーザ光の反射防止被膜を施し
ておくと良い。
焦点距離の変化に応じて式によってきまり、厚みｄ及
び屈折率ｎの最適な組み合わせにより決定される。ま
た、光学硝子板の表面はレーザ光の反射防止被膜を施し
ておくと良い。
また、上述した焦点位置調整の動作は、画像形成動作
時に行うのは好ましくない。したがって、レーザビーム
プリンタのウオーミングアツプ時、または、急激に温度
変化が生じた場合に、プリンタを一時止め、焦点距離補
正制御を行うと良い。また、第１図では、レーザ光の集
束状態を検知するセンサは、一つであるが必要に応じて
複数もたせても良い。また、光学硝子ユニツトも必要に
応じて複数もたせても良い。
時に行うのは好ましくない。したがって、レーザビーム
プリンタのウオーミングアツプ時、または、急激に温度
変化が生じた場合に、プリンタを一時止め、焦点距離補
正制御を行うと良い。また、第１図では、レーザ光の集
束状態を検知するセンサは、一つであるが必要に応じて
複数もたせても良い。また、光学硝子ユニツトも必要に
応じて複数もたせても良い。
また、本実施例によれば、光学硝子ユニツトの移動方
向がレーザ光の光軸と垂直する面内にあるよう組立調整
されていれば、少しぐらい該面内でずれていても正しい
焦点距離の補正は可能である。
向がレーザ光の光軸と垂直する面内にあるよう組立調整
されていれば、少しぐらい該面内でずれていても正しい
焦点距離の補正は可能である。
以上の第１図に示す例においては、走査面上の光ビー
ムの集束状態を検知する検知手段として感光ドラムと光
学的に等価な位置に配した検出器（CCD）を用いている
が、その他の公知技術を用いてもよい。
ムの集束状態を検知する検知手段として感光ドラムと光
学的に等価な位置に配した検出器（CCD）を用いている
が、その他の公知技術を用いてもよい。
光ビームの集束状態を検知する検知手段としては、特
開昭60−100111号公報のようにレンズの近傍に該レンズ
の温度を検知する手段を配し、該検知手段からの信号に
より感光ドラム上の光ビームの集束状態を検知すること
も考えられる。
開昭60−100111号公報のようにレンズの近傍に該レンズ
の温度を検知する手段を配し、該検知手段からの信号に
より感光ドラム上の光ビームの集束状態を検知すること
も考えられる。
以上説明したように、本発明は従来の走査面上の光ビ
ームの集束状態を検知する検知手段および該走査面上の
光ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を備え
た走査光学装置において、前記走査面上の光ビーム集束
位置を移動させる焦点位置移動手段として、前記光源と
前記走査面との間の光路上に光学硝子ユニツトを配設
し、前記光学硝子ユニツトの硝子の厚みと屈折率のうち
の少なくとも一方を変化させることにより、前記走査面
上の光ビーム集束位置を調整することによって、簡単に
組立調整が可能で、且つ、安定した画像の形成が可能で
あるという効果を有するものである。
ームの集束状態を検知する検知手段および該走査面上の
光ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を備え
た走査光学装置において、前記走査面上の光ビーム集束
位置を移動させる焦点位置移動手段として、前記光源と
前記走査面との間の光路上に光学硝子ユニツトを配設
し、前記光学硝子ユニツトの硝子の厚みと屈折率のうち
の少なくとも一方を変化させることにより、前記走査面
上の光ビーム集束位置を調整することによって、簡単に
組立調整が可能で、且つ、安定した画像の形成が可能で
あるという効果を有するものである。
第１図は本発明に係る走査光学装置の実施例を示す概略
図、第２図（ａ），（ｂ）は同実施例における調整動作
中における信号を示すものであり、同図（ａ）は制御部
からの信号を示すグラフ、同図（ｂ）はCCDからの出力
信号を示すグラフ、第３図はレーザ光のスポツト径と露
光分布との関係を示すグラフ、第４図は走査光学装置の
偏向器の偏向面に平行な平面内での断面図、第５図はレ
ーザからのレーザ光の出射点の位置の変化を示す図であ
る。 １……半導体レーザ、２……コリメータレンズ、 ６……反射鏡、７……CCD（検知手段）、 ８……光学硝子ユニツト、９……モータ
図、第２図（ａ），（ｂ）は同実施例における調整動作
中における信号を示すものであり、同図（ａ）は制御部
からの信号を示すグラフ、同図（ｂ）はCCDからの出力
信号を示すグラフ、第３図はレーザ光のスポツト径と露
光分布との関係を示すグラフ、第４図は走査光学装置の
偏向器の偏向面に平行な平面内での断面図、第５図はレ
ーザからのレーザ光の出射点の位置の変化を示す図であ
る。 １……半導体レーザ、２……コリメータレンズ、 ６……反射鏡、７……CCD（検知手段）、 ８……光学硝子ユニツト、９……モータ
Claims (1)
- 【請求項１】光源からの光ビームを偏向器及びレンズ系
を介して走査面上を走査し、かつ、該走査面上の光ビー
ムの集束状態を検知する検知手段および該走査面上の光
ビーム集束位置を移動させる焦点位置移動手段を備えた
走査光学装置において、 前記走査面上の光ビーム集束位置を移動させる焦点位置
移動手段として、前記光源と前記走査面との間の光路上
に光学硝子ユニツトを配設し、前記光学硝子ユニツトの
硝子の厚みと屈折率のうちの少なくとも一方を変化させ
ることにより、前記走査面上の光ビーム集束位置を調整
することを特徴とする走査光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225054A JP2660011B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 走査光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225054A JP2660011B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 走査光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272318A JPH0272318A (ja) | 1990-03-12 |
| JP2660011B2 true JP2660011B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=16823319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63225054A Expired - Fee Related JP2660011B2 (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 走査光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660011B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP63225054A patent/JP2660011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0272318A (ja) | 1990-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |