JP2713985B2

JP2713985B2 - レーザビームプリンタ装置

Info

Publication number: JP2713985B2
Application number: JP63123623A
Authority: JP
Inventors: 吉彦広瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH01292309A

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レーザビームプリンタ装置
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
機構を備えたレーザビームプリンタ装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

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。

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）上のレーザ光の収束位置がず
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。また、上述したレンズ
の移動は非画像領域中に行われる。

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、画像
信号に応じてレーザ光源を変調し感光体（走査面）上に
画像記録を行っていても、非画像領域を示す信号により
レンズの移動を行ってしまうことがある。そのため、画
像形成動作中に、異った走査ラインで画素の大きさ、コ
ントラストが変化し、出力画像の品位を均一にすること
ができないという欠点を有していた。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、上記従来装置の欠点を解消し、安定
した画像の形成が可能なレーザビームプリンタ装置を提
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
光ビームの収束位置を移動させる焦点位置移動機構を備
えたレーザビームプリンタ装置において、画像信号に応
じて前記光源を変調し前記走査面上にあるまとまった１
つの単位の画像情報の形成を行っている間は、前記焦点
位置移動機構の働きを禁止することによって達成され
る。

［実施例］以下本発明を図示の実施例に基づいて説明するが、本
発明で述べる『画像信号に応じて光源を変調し走査面上
にあるまとまった１つの単位の画像情報の形成を行って
いる間』とは、レーザビームプリンタ装置を例にとれ
ば、あるまとまった１つの単位の画像情報に対応する所
定枚数の紙をプリントアウトしている間の期間のこと
で、一走査ラインのうちで光源を変調していない期間の
ことではない第１図は本発明に係るレーザビームプリンタ装置の第
１実施例の概略構成を示す図である。同図において、１
はレーザー光を発生するためのレーザードライバであ
り、該レーザードライバに接続したレーザー光源として
の固体レーザー素子２をその発光信号に応じて明滅す
る。３は固体レーザー素子２から放射されたレーザー光
束を略平行光とするコリメータレンズ系であり、後述す
る焦点調整手段４によりレーザー光の光軸方向である矢
印Ａ方向に所定量だけ移動可能となっている。５は回転
多面鏡であり、矢印Ｂ方向に一定速度で回転することに
より、コリメータレンズ系３から射出された平行光を反
射して矢印Ｃ方向に走査する。6a,6b,6cは回転多面鏡の
前方に設けたｆθレンズ群であり、該多面鏡５により偏
向されたレーザー光束を結像するとともにその走査速度
を被走査面上において等速とする。Ｌはレーザー光束で
あり、このレーザ光束Ｌは反射鏡７を介して検出手段と
してのCCD（固体撮像素子）８上に導かれ、かつ被走査
面としての感光ドラム９上に走査される。尚、感光ドラ
ム９の周囲には不図示の現像器、一次及び転写帯電器、
定着器、クリーナ等が設けられており、感光ドラム９表
面に形成された潜像を公知の電子写真プロセスにより顕
像化して転写材に転写するようになっている。CCD8は前
記矢印Ｃ方向に多数個の光検知器を感光ドラム９面と光
学的に等価な位置に配列して構成されており、レーザー
ドライバ１及び焦点調整手段４を制御する制御部10に接
続してある。11は画像処理部であり、レーザードライバ
１及び制御部10に接続している。

以上の構成において、所望の画像を形成する場合、ま
ず画像処理部11から制御部10に画像出力信号Ｐを入力す
ると共に、レーザードライバ１に画像信号Ｓを入力し、
所定のタイミングで固体レーザー素子２を明滅させる。
固体レーザー素子２から放射されたレーザー光はコリメ
ータレンズ系３により略平行光に変換され、さらに矢印
Ｂ方向に回転すると回転多面鏡５により矢印Ｃ方向に走
査されると共にｆθレンズ群6a,6b,6cにより感光ドラム
９上にスポツト状に結像される。そして、このようなレ
ーザー光束Ｌの走査により感光ドラム９表面には画像−
走査分の露光分布が形成され、さらに各走査ごとに感光
ドラム９を所定量回転して該ドラム９上に画像信号Ｓに
応じた露光分布を有する潜像を形成し、周知の電子写真
プロセスにより記録紙上に顕画像として記録する。上記
画像出力信号Ｐは画像信号Ｓより先だって画像処理部11
より出力され、画像信号Ｓの出力が終了した後に出力が
終了する。また、制御部10は画像処理部11から画像出力
信号Ｐが入力されている間動作を停止している。そのた
め、画像形成動作中は画素の大きさ、コントラストを一
定に保つことができる。

次にレーザー光束Ｌの焦点位置調整機構の動作につい
て説明する。まず、制御部10より作動信号をレーザード
ライバ１に入力し、該レーザードライバ１から第２図
（ａ）に示すような一定間隔でON,OFFする矩形波を所定
期間発生させ、固体レーザー素子２をこの信号に応じて
明滅させる。固体レーザー素子２からのレーザー光は上
記したように走査されるとともに反射鏡７により反射さ
れ、感光ドラム９と光学的に等価な位置に配設したCCD8
上に投影、走査される。

制御部10は、CCD8上をレーサー光束Ｌが走査する前に
CCD8各画像の蓄積電荷をリセツトし、１ラインのスポツ
ト走査によりCCD8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。

固体レーザー素子２からレーザー光を明滅し一回走査
すると、CCD8は感光ドラム９と光学的等価な位置にある
ので、CCD8面上の露光分布は第３図に示したようにレー
ザー光束Ｌのスポツト径に応じた強弱の分布形状を示
す。従って、CCD8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、CCD8の出力の最大値をθ_max、最小
値をθ_min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V₀と
（１）式により算出したＶとを比較してＶが所定値V₀と
等しくない場合には、制御部10から焦点調整手段４へ駆
動信号を送出してコリメータレンズ系３を矢印Ａ方向へ
所定量移動させる。そして該コリメータレンズ系３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V₀が等しくなる位置でコリメータレンズ系３を
固定すれば、光学系の焦点ズレを補正してレーザー光束
Ｌの主走査スポツト径を最小にすることができる。

第４図は焦点調整手段４を備えたコリメータレンズ系
３を拡大して示すものである。同図に示すように、フレ
ーム41に固体レーザー素子２、ステツピングモータ42、
案内軸45が設けられ、ステツピングモータ42の軸に加工
がなされたリードネジ43と案内軸45によりコリメータレ
ンズ系３は支持される。リードネジ43の一端部はフレー
ム41に固定された軸受44によって支持される。また、コ
リメータレンズ系３には、リードネジ43と螺合する様め
ネジが設けられ、又案内軸45と摺接する様すべり軸受が
設けられている。ここで、ステツピングモータ42は制御
部10より駆動信号が入力されると駆動し、リードネジ43
は回動する。そして、リードネジ43の回動によりコリメ
ータレンズ系３はレーザー光の光軸方向である矢印Ａ方
向に移動する。

以上述べたようにレーザー光束Ｌを感光ドラム９と光
学的に等価な位置に配設したCCD8上に結像してそのスポ
ツト径を検知し、該検知信号に基づいてコリメータレン
ズ系３の位置を調整する構成としたことにより、温度等
の環境変動に起因するレーザースポツト径の肥大化を防
止し得る。この結果、常に所望の大きさのスポツトを得
ることができ、高密度及び高品位の画像を形成すること
ができる。

本発明の作動を第５図に示すフローチヤートを元に詳
細に説明を行う。ここで、コリメータレンズ系の移動可
能な位置に、光学系の焦点ずれを補正してレーザー光束
のスポツト径を最小にすることができる位置があるもの
とする。

まず、焦点調整機構動作の信号が制御部10に入力され
ると、制御部10内のマイクロコンピユーターは画像処理
部11より画像出力信号Ｐが出力されているか否かを見
る。画像処理部11より画像出力信号Ｐが出力されている
場合には焦点調整機構の動作は開始しない。画像処理部
11より画像出力信号Ｐが出力されていない場合、すなわ
ち、感光ドラム９に画像形成が行われていない時には焦
点調整機構の動作を開始し、レーザー素子を明滅点燈さ
せる。そして、検出器（CCD）の出力よりコントラスト
Ｖの値を求める。

ここで予め設定したコントラストの値V₀と現在のコン
トラストの値Ｖとを比較する。V₀とＶが等しい場合、つ
まり、走査スポツト径が最小となる位置にレンズ系があ
る場合にはレーザービームの収束位置を移動させる必要
がないため、焦点調整機構の動作は終了する。

V₀とＶが等しくない場合、つまり、走査スポツト径の
大きさが変化した場合にはレンズ系を移動して走査スポ
ツトの焦点ずれを補正する必要がある。まずレンズ系の
送りが可能か否か判別し、可能なら、レンズ系をIstep
送って、再び予め設定したコントラストの値V₀と現在の
コントラストの値Ｖとを比較する。そしてV₀とＶの値が
等しくなるまで上記のシーケンスを繰り返し、２つの値
が等しくなった時点でレンズ系の移動を停止して、焦点
調整機構の動作を終了する。ここで上述のシーケンスを
繰り返しレンズ系の送りend位置まできてしまった場合
にはレンズ系の移動の方向があやまっていたことにな
る。よって、その場合にはレンズ系を1setp戻して、再
び予め設定したコントラストの値V₀と現在のコントラス
トの値Ｖとを比較する。そしてV₀とＶの値が等しくなる
まで上記のシーケンスを繰り返し、２つの値が等しくな
った時点でレンズ系の移動を停止して、焦点調整機構の
動作を終了する。

以上の第５図に示すフローチヤートでは焦点位置移動
のレンズ系の移動の方向があやまっていた場合には、レ
ンズ系を送りend位置まで送ってしまう可能性があった
が、第６図に示すフローチヤートを用い、動作開始時の
コントラストの値Ａと1step送った後のコントラストの
値Ｂを比較することにより、レンズ系の移動方向が正し
いか否かを判別するようにすれば迅速な焦点位置ずれの
補正動作が可能となる。

また、第５図及び第６図に示す例においては、予め設
定したコントラストの値V₀と現在のコントラストの値Ｖ
が等しくなるようシーケンスを行っていたが、実際問
題、V₀とＶの値を等しく制御することは困難であり、|V
−V₀|＜Ｒ（Ｒは所定の値）となるようシーケンスを行
ってもよい。

以上の第５図及び第６図に示す例においては、焦点調
整機構の動作は画像処理部より画像出力信号Ｐが出力さ
れているか否かを見てスタートしていたが、焦点調整機
構の動作中に画像処理部11より画像出力信号Ｐが制御部
10に入力された場合には、ただちに焦点調整機構の動作
を停止しレンズ系の移動を停止して、画像の形成を行
う。もちろん、レンズ系の停止位置は画像の形成直前の
最良焦点位置であることが望ましい。そして、画像の形
成が終了した後、再び焦点調整機構の動作を開始しレー
ザー光の焦点位置のずれを補正する。

また、別の方式として、焦点調整機構の動作中に画像
処理部11より画像出力信号Ｐが制御部10に入力された場
合でも、焦点調整機構の動作を停止させず、逆に制御部
10から焦点調整機構の動作中を示す信号を画像処理部11
に送り、画像処理部11の動作を１時停止させる。そし
て、焦点調整機構の動作が終了し、レーザー光の焦点位
置のずれの補正が終了した後、再び画像処理部11の動作
を開始し画像の形成を行う。このような構成をとれば高
密度の画像を形成することができる。

以上の第５図及び第６図に示す例においては、画像処
理部11から画像信号Ｓがレーザードライバ１に出力され
ている間は、走査面上の光ビームの収束状態を検出する
検出手段の動作を働かせていなかった。しかし、必ずし
もこのような構成にする必要はなく、画像形成が行われ
ている時でも、走査面上の光ビームの収束状態を検出す
る検出手段を作動させ焦点ずれの有無の検出を行っても
よい。この場合、画像形成中に焦点ずれが検出されても
光ビーム収束位置を移動させる手段（たとえば、コリメ
ータレンズ系）を働かせず、画像形成終了後に光ビーム
の収束位置を移動させる手段を働かせ光ビームの焦点ず
れを補正する。

以上の第１図に示す例においては、走査面上の光ビー
ムの収束位置を移動させる手段として、コリメータレン
ズ系を移動させ、また走査面上の光ビームの収束状態を
検出する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、光ビームの収束
位置を移動させる手段、光ビームの収束状態を検出する
手段についてはその他の公知の技術を用いてもよい。

光ビームの収束位置を移動させる手段としては、特開
昭60−100113号公報のようにコリメータレンズと回転多
面鏡の間に配した凸レンズを移動させるもの、特開昭59
−116603号公報のようにレーザー光源または結像レンズ
を移動させるもの、特開昭60−112020号公報のように走
査レンズと走査媒体の光学的距離を可変するもの、特開
昭61−275868号公報のようにレーザーのパワーを可変す
るもの等が考えられる。また、光ビームの収束状態を検
出する手段としては、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出する手段を配し、
該検出手段からの信号により感光ドラム上の光ビームの
収束状態を検出することも考えられる。

また、焦点調整機構動作のタイミングであるが、装置
に備えつけたタイマ等による間欠作動方法、更には、温
度，湿度等の環境の変化を検出するセンサを具備し、前
記センサからの出力値が設定値を外れた時に作動を行う
方法等が考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は従来の走査面上の光ビ
ームの収束位置を移動させる焦点位置移動機構を備えた
レーザビームプリンタ装置において、画像信号に応じて
光源を変調し走査面上にあるまとまった１つの単位の画
像情報の形成を行っている間は焦点位置移動機構の働き
を禁止することによって、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザビームプリンタ装置の実施
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）はレーザードライバ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
レーザー光のスポツト径と露光分布との関係を示すグラ
フ、第４図は焦点位置調整のためコリメータレンズ系を
移動する機構を示す拡大図、第５図及び第６図は本発明
の作動を説明するフローチヤートである。１……レーザードライバ２……固体レーザー素子３……コリメータレンズ系４……焦点調整手段７……反射鏡８……CCD（検出手段）９……感光ドラム 10……制御部 11……画像処理部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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
ムの収束位置を移動させる焦点位置移動機構を備えたレ
ーザビームプリンタ装置において、画像信号に応じて前記光源を変調し前記走査面上にある
まとまった１つの単位の画像情報の形成を行っている間
は、前記焦点位置移動機構の働きを禁止することを特徴
とするレーザビームプリンタ装置。