JP2706976B2 - Scanning optical device - Google Patents

Scanning optical device

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JP2706976B2 JP11135789A JP11135789A JP2706976B2 JP 2706976 B2 JP2706976 B2 JP 2706976B2 JP 11135789 A JP11135789 A JP 11135789A JP 11135789 A JP11135789 A JP 11135789A JP 2706976 B2 JP2706976 B2 JP 2706976B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、レーザー等からのフライングスポットの感
光体等の記録体に走査する画像形成装置などの走査光学
装置に関し、特にスポット径を安定させた走査光学装置
に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device such as an image forming apparatus that scans a recording medium such as a photoconductor with a flying spot from a laser or the like, and more particularly to stabilizing a spot diameter. Scanning optical device.

[従来の技術] 従来、電子写真感光体や銀塩写真感光体等を用いたレ
ーザービームプリンタにおいて、感光体上に結ばれたビ
ームスポットの結像状態は、レーザービーム走査線上の
一部に置かれた反射ミラーを介して光電変換素子にビー
ムを導くことで観測し、その結果に基づいて感光体上で
のビームスポットの結像状態を調整するのが普通であっ
た(例えば特開昭61−275868参照)。
[Prior art] Conventionally, in a laser beam printer using an electrophotographic photoreceptor, a silver halide photographic photoreceptor, or the like, an image forming state of a beam spot formed on the photoreceptor is placed on a part of a laser beam scanning line. In general, the beam is observed by guiding the beam to the photoelectric conversion element through the reflecting mirror, and the imaging state of the beam spot on the photosensitive member is adjusted based on the result (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. −275868).

また、レーザービーム走査線上の感光体の外側に反射
ミラーを置き、同様にビームスポットの結像状態を観測
するものもあった(特開昭60−9243)。
In addition, there has been a device in which a reflection mirror is placed outside the photoreceptor on the scanning line of the laser beam and the image formation state of the beam spot is similarly observed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-9243).

[発明が解決しようとする課題] しかし乍ら、上記従来例では、感光体上のスポットの
結像状態を感光体からのビームを直接検知して観測する
のではなく、いわば疑似的に観測するものである。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional example, the image formation state of the spot on the photoconductor is not observed by directly detecting the beam from the photoconductor, but is observed in a pseudo manner. Things.

一方、近年、デスクトップパブリッシングの急速な普
及に伴い、レーザービーム記録は更なる高画質が求めら
れている。しかし、上記従来例の方法では400dpi(ドッ
トパーインチ)から600dpi程度で解像力が限界に突き当
たることが分かっていて、こうした高画質への要求を答
えて例えば1200dpi、2500dpiの解像力を得る為には、別
の観測法が必要とされている。
On the other hand, with the rapid spread of desktop publishing in recent years, laser beam recording is required to have higher image quality. However, it is known that the resolution of the conventional method described above hits the limit in the range of 400 dpi (dot per inch) to about 600 dpi. Another observation method is needed.

従って、本発明は、上記の課題を解決すべく、感光体
などの被照射体上に集光されたスポットの集光状態を直
接的に検出する様に構成された走査光学装置を提供する
ことを目的としている。
Accordingly, the present invention provides a scanning optical device configured to directly detect a light-collecting state of a spot focused on an irradiation target such as a photoconductor in order to solve the above-described problem. It is an object.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための本発明においては、感光体
などの被照射体上の使用領域(例えば画像形成装置にお
ける画像形成領域)外の部分からの走査光を受光して被
照射体上の走査光の集光状態を検出するスポット検出手
段と、この検出手段からの出力信号に応じて上記光束の
集光状態を制御する制御手段とが備えられている。
[Means for Solving the Problems] In the present invention for achieving the above object, in the present invention, scanning light from a portion outside a use area (for example, an image forming area in an image forming apparatus) on an irradiation target such as a photoconductor is used. There are provided spot detection means for receiving the light and detecting the condensing state of the scanning light on the object to be irradiated, and control means for controlling the condensing state of the light beam in accordance with an output signal from the detecting means.

上記使用領域外の部分は、使用領域に比して、その反
射率が適当な程度に変化しており、それによりスポット
検出手段で、走査光が使用領域と使用領域外の部分との
間で移る時点が検知されるように構成してもよい。
The reflectivity of the portion outside the use area is changed to an appropriate degree compared to the use area, whereby the scanning light is spotted by the spot detecting means between the use area and the portion outside the use area. You may comprise so that the time point which changes may be detected.

また、制御手段は、光束が使用領域と使用領域外の部
分との間で移るときに変化するスポット検出手段によっ
て検知される光束受光量の変化時の変化がゼロとなる様
に、光束の集光状態を制御する様に構成されてもよい。
Further, the control means controls the collection of the luminous flux such that the change in the received light quantity of the luminous flux detected by the spot detecting means, which changes when the luminous flux moves between the use area and the portion outside the use area, becomes zero. It may be configured to control the light state.

[作用] 上記構成の走査光学装置においては、感光体などの被
照射体上自体に形成される走査光のスポットを観測する
スポット検出手段が設けられているので、被照射体上の
スポットの集光状態が直接的に確実に検知され、従って
極めて精密にこの集光状態が制御できる。
[Operation] In the scanning optical device having the above-described configuration, since the spot detecting means for observing the spot of the scanning light formed on the object to be irradiated such as a photoconductor is provided, the collection of the spots on the object to be irradiated is provided. The light condition is directly and reliably detected, so that the light collection condition can be controlled very precisely.

[実施例] 第1図は本発明の1実施例を示す。同図において、1
は半導体レーザーなどの光源、2はコリメータレンズを
含む焦点位置制御系、3は回転多面鏡、4は多面鏡3の
駆動モータ、5は走査レンズ系、6は感光層を支持する
ドラム、7はシート状銀塩感光層、7bはシート状感光層
の縁部近くに沿って設けられた反射層、8はCCD、MOS等
の1次元撮像素子を用いたスポット検出器、9は反射層
7bで反射される走査光10をスポット検出器に結像させる
為の結像レンズ、11はスポット検出器8からの出力信号
に応じて焦点位置制御系2に対して制御信号を発生させ
る制御回路である。
FIG. 1 shows one embodiment of the present invention. In the figure, 1
Is a light source such as a semiconductor laser, 2 is a focal position control system including a collimator lens, 3 is a rotary polygon mirror, 4 is a drive motor for the polygon mirror 3, 5 is a scanning lens system, 6 is a drum supporting a photosensitive layer, and 7 is a drum. A sheet-like silver salt photosensitive layer, 7b is a reflection layer provided near the edge of the sheet-like photosensitive layer, 8 is a spot detector using a one-dimensional imaging device such as a CCD or MOS, and 9 is a reflection layer
An imaging lens 11 for imaging the scanning light 10 reflected by 7b on the spot detector; and 11, a control circuit for generating a control signal for the focal position control system 2 in accordance with an output signal from the spot detector 8 It is.

第1図の実施例の信号処理について第2図と第3図に
沿って説明する。
The signal processing of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

第2図に示す様に、走査光10が反射層7bで反射されて
その反射光スポット検出器8に達することでその出力が
変化するのであるが、ドラム6の感光層7が光軸方向
(第2図上下方向)に変化したり又は何らかの外乱で走
査光10が光軸方向に移動するとスポット検出器8の出力
の発生時間が変化する。第1図の実施例では、このこと
を利用して、走査光10の感光層7上での集光状態を直接
的に検出し、その検出信号に基づいてこの集光状態を最
適化している。
As shown in FIG. 2, the output changes when the scanning light 10 is reflected by the reflection layer 7b and reaches the reflected light spot detector 8, but the photosensitive layer 7 of the drum 6 moves in the optical axis direction ( When the scanning light 10 moves in the optical axis direction due to a change in the vertical direction (FIG. 2) or some disturbance, the generation time of the output of the spot detector 8 changes. In the embodiment of FIG. 1, utilizing this fact, the light-collecting state of the scanning light 10 on the photosensitive layer 7 is directly detected, and the light-collecting state is optimized based on the detection signal. .

今、感光層7の位置が第2図の如くAからBに光軸方
向に移動したとする。このとき感光層7と一体的に構成
された反射層7bも同様に位置変化し位置A(焦点位置と
する)から位置Bに移動する。
Now, it is assumed that the position of the photosensitive layer 7 has moved in the optical axis direction from A to B as shown in FIG. At this time, the reflective layer 7b integrally formed with the photosensitive layer 7 also changes its position in the same manner and moves from the position A (the focal position) to the position B.

反射層7bは感光層7に比してその反射率が高くしてあ
り(低くても良い、その差が大きい程S/N比が良くな
る)、反射層7bによる反射光が結像レンズ9により検出
器8の受光面に結像されるので、上記AからBへの反射
層7bの位置変化が起こると検出器8の出力も第2図に示
す如くAからBへ変化する。この場合、出力の発生時間
が早くなっている。これにより感光層7の位置変化がこ
れからの走査光を直接的に受光して検出される。
The reflection layer 7b has a higher reflectance than the photosensitive layer 7 (the reflectance may be lower, and the larger the difference, the better the S / N ratio). Therefore, when the position of the reflective layer 7b changes from A to B, the output of the detector 8 also changes from A to B as shown in FIG. In this case, the output generation time is earlier. Thus, a change in the position of the photosensitive layer 7 is detected by directly receiving the scanning light from now on.

次に、第3図(a)のブロックダイアグラムに示す様
に検出器8の出力は制御回路11に入力されて処理され
る。即ち、2値化回路110、MPU111、ROM112、RAM113に
より構成される制御回路11の2値化回路110により、検
出器8の出力は適当なレベルで2値化されて、MPU111に
入力される。
Next, as shown in the block diagram of FIG. 3A, the output of the detector 8 is input to the control circuit 11 and processed. That is, the output of the detector 8 is binarized at an appropriate level by the binarization circuit 110 of the control circuit 11 including the binarization circuit 110, the MPU 111, the ROM 112, and the RAM 113, and is input to the MPU 111.

ここで、MPU111には、第1図には図示されていないス
キャンビーム位置センサー20(感光層7上の画像のラス
ター方向の位置決めタイミングを決定する為に走査光10
を適当な位置で受けてビームディテクター信号すなわち
BD信号を出力する)の出力も入力されていて、スキャン
ビーム位置センサー20は検出器8よりも早いタイミング
で走査光10を検知しているので、スポット検出器8の出
力の立ち上がり、立ち下がり時間がスキャンビーム位置
センサー20の出力を基準にして計測される。
Here, a scanning beam position sensor 20 (not shown in FIG. 1) (not shown in FIG. 1) is used to determine the timing of positioning the image on the photosensitive layer 7 in the raster direction.
At an appropriate position and the beam detector signal,
The output of the spot detector 8 is also input, and the scan beam position sensor 20 detects the scanning light 10 at a timing earlier than the detector 8. Is measured with reference to the output of the scan beam position sensor 20.

今、第3図(b)のタイミングチャートに示す様に、
位置Bにおける、スキャンビーム位置センサー20の出力
を基準にした2値化回路110の出力即ち検出器8の出力
の立ち上がり、立ち下がり時間をTBR、TBFとする。2値
化回路110の出力の時間中心はROM112のメモリ内容を用
いて(TBR+TBF)/2と計算され、位置Aに関しても同様
に(TAR+TBF)/2と計算されていてRAM113内にメモリさ
れている。
Now, as shown in the timing chart of FIG.
At the position B, the rise and fall times of the output of the binarization circuit 110, that is, the output of the detector 8 based on the output of the scan beam position sensor 20 are defined as T BR and T BF . The time center of the output of the binarization circuit 110 is calculated as (T BR + T BF ) / 2 using the memory contents of the ROM 112, and the position A is also calculated as (T AR + T BF ) / 2 in the RAM 113. Is stored in.

感光層7の位置変化層△Zは、このとき、ΔT=
((TAR+TAF)/2−(TBR+TBF)/2)として△Z=K△
T(K:比例定数)で表わされるので、この量△Zが焦点
位置制御系に与えられて△Zがゼロになるように感光層
7上の走査光10の焦点位置ないし集光状態が制御され
る。
At this time, the position change layer △ Z of the photosensitive layer 7 becomes ΔT =
(Z = K) as (( TAR + TAF ) / 2- ( TBR + TBF ) / 2)
Since this amount is represented by T (K: proportionality constant), this amount ΔZ is given to the focal position control system, and the focal position or the focusing state of the scanning light 10 on the photosensitive layer 7 is controlled so that ΔZ becomes zero. Is done.

制御系2は例えばコリメーターレンズを光軸方向に移
動させるもので、これにより走査光10の焦点位置が感光
層7の変化量に比例して移動する。勿論、制御系はレー
ザーなどの光源を圧電素子で変位させるもの等でもよ
い。
The control system 2 moves, for example, a collimator lens in the optical axis direction, whereby the focal position of the scanning light 10 moves in proportion to the change amount of the photosensitive layer 7. Of course, the control system may be one that displaces a light source such as a laser with a piezoelectric element.

この様に走査光10の集光状態の検出、その計算、焦点
位置の移動を繰り返すことにより走査光10の感光層7上
の集光状態をスキャン毎に最適化できる。
In this manner, by repeatedly detecting the state of focusing of the scanning light 10, calculating the same, and moving the focal position, the focusing state of the scanning light 10 on the photosensitive layer 7 can be optimized for each scan.

上記実施例では、銀塩感光シール7をドラム6に巻き
付けた態様を示したが、6が電子写真感光ドラム、7が
電子写真感光体、7bが鏡面反射部となった態様等でもよ
い。
In the above-described embodiment, the silver salt photosensitive seal 7 is wound around the drum 6, but an electrophotographic photosensitive drum 6, an electrophotographic photosensitive member 7, and a mirror reflection part 7b may be used.

[発明の効果] 以上の様に、本発明によれば、感光体などの被照射体
上の走査光を直接的に観測し、その検出信号を利用して
被照射体上のビームスポットの集光状態を制御している
ので、こうした走査光学装置を含む画像形成装置では常
に安定した高解像の画像が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, scanning light on an object to be irradiated such as a photoreceptor is directly observed, and a beam spot on the object to be irradiated is collected using a detection signal thereof. Since the light state is controlled, a stable high-resolution image is always obtained in an image forming apparatus including such a scanning optical device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の1実施例の構成図、第2図はこの実施
例の原理を説明する図、第3図(a)は制御回路のブロ
ックダイアグラム、第3図(b)はタイミングチャート
である。 1……光源、2……焦点位置制御系、3……回転多面
鏡、5……走査レンズ系、6……ドラム、7……感光
層、7b……反射層、8……スポット検出器、9……結像
レンズ、11……制御回路
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of this embodiment, FIG. 3 (a) is a block diagram of a control circuit, and FIG. 3 (b) is a timing chart. It is. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Focus position control system 3 ... Rotating polygon mirror 5 ... Scanning lens system 6 ... Drum 7 ... Photosensitive layer 7b ... Reflective layer 8 Spot detector , 9 ... imaging lens, 11 ... control circuit

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光源からの光束を光学系を介して被照射体
上に走査する走査光学装置において、被照射体上の使用
領域外の部分からの光束を受光して被照射体上の光束の
集光状態を検出するスポット検出手段と該検出手段から
の出力信号に応じて上記光束の集光状態を制御する制御
手段を有することを特徴とする走査光学装置。
1. A scanning optical apparatus for scanning a light beam from a light source onto an object to be irradiated via an optical system, wherein the light beam is received from a portion of the object to be illuminated outside a use area, and the light beam on the object to be irradiated is received. 1. A scanning optical apparatus, comprising: spot detecting means for detecting the light condensing state of the light beam; and control means for controlling the light condensing state of the light beam in accordance with an output signal from the detecting means.
【請求項2】前記使用領域外の部分は反射率の比較的大
きな反射部とされている請求項1記載の走査光学装置。
2. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the portion outside the use area is a reflection portion having a relatively high reflectance.
【請求項3】前記使用領域は画像形成装置における感光
体上の画像形成領域である請求項1記載の走査光学装
置。
3. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the use area is an image forming area on a photosensitive member in the image forming apparatus.
【請求項4】前記スポット検出手段は、光束が使用領域
と使用領域外の部分との間で移るときに変化する光束の
受光量の変化時を検知する請求項1記載の走査光学装
置。
4. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein said spot detecting means detects a time when a light receiving amount of the light beam changes when the light beam moves between a use area and a portion outside the use area.
【請求項5】前記制御手段は上記変化時の変化がゼロと
なる様に光束の集光状態を制御する請求項4記載の走査
光学装置。
5. A scanning optical apparatus according to claim 4, wherein said control means controls the light-collecting state of the light beam so that the change at the time of the change becomes zero.
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