JP2757314B2 - スポット検出機構を備えた走査光学装置 - Google Patents

スポット検出機構を備えた走査光学装置

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JP2757314B2 JP1202383A JP20238389A JP2757314B2 JP 2757314 B2 JP2757314 B2 JP 2757314B2 JP 1202383 A JP1202383 A JP 1202383A JP 20238389 A JP20238389 A JP 20238389A JP 2757314 B2 JP2757314 B2 JP 2757314B2
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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を感
光体等の被照射体上に走査する走査光学装置に関し、特
に被照射体上のスポットの集光状態を調整する機能を有
する走査光学装置に関する。
[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は、感光体上に結ばれた
ビームスポットの集光状態の観測は、レーザー走査線上
の一部に配置された反射ミラーを介してビームを光電変
換素子に導くことにより行なわれているが、観測点は一
個所のみであるのが普通であった(例えば特開昭61−27
5868号公報、特開昭60−100113号公報、特開昭62−8187
3号公報参照)。
[発明が解決しようとする課題] 従来の装置では、記録密度は400dpiから600dpi程度
で、感光体上のスポット形状はφ80μm乃至φ100μm
程度であり被写界深度も2mm程度あるので、前述の様に
走査線の1個所の部分を疑似的に観測するのみでも左程
問題はなかった。
しかし、近年のデスクトップパブリッシングの急速な
普及に伴い、1200dpiや2500dpiといった更なる高精度記
録を目指すと、例えばスポット径は25μm程度で被写界
深度は0.2mm位となり、従来の様に走査線の1個所のみ
で疑似的に観測を行なっていたのでは、温度や湿度によ
るデフォーカス、良像面と感光体面の傾き、走査レンズ
などの像面湾曲に起因するデフォーカス等による感光体
面のスポット形状の乱れを調整することは不可能とな
る。
従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、フォーカ
シング(焦点合わせ)、良像面と被照射体面の傾きの補
正、スポットサイズの補正等を可能として高精細なスポ
ットを実現する構成を有する走査光学装置を提供するこ
とにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成する本発明においては、光源からの光
束を偏向器を用いて被照射体上に走査する走査光学装置
は、被照射体上の走査光束のスポットの集光状態を少な
くとも2個所で観測して検出する為の検出手段を備え、
この検出手段の出力に基づいて、走査光束のスポットの
フォーカシングが制御されることを特徴とする。ここ
で、検出手段は、複数の観測個所に対応して複数設けら
れたり、走査開始端側と走査終端側に設けられたりす
る。
また、上記目的を達成する本発明においては、光源か
らの光束を偏向器を用いて被照射体上に走査する走査光
学装置は、被照射体上の走査光束のスポットの集光状態
を少なくとも2個所で観測して検出する為の検出手段
と、前記光源と前記偏向器が取り付けられたフレームを
移動させる移動手段を備え、検出手段の出力に基づいて
移動手段を制御することにより、走査光束の良像面の被
照射体に対する姿勢を変化させることを特徴とする。こ
こで、検出手段は、走査開始端側と走査終端側に設けら
れたりする。
また、上記目的を達成する本発明においては、光源か
らの光束を偏向器を用いて被照射体上に走査する走査光
学装置は、被照射体上の走査光束のスポットの集光状態
を少なくとも3個所で観測して検出する為の検出手段を
備え、検出手段の出力に基づいて、被照射体上の像面湾
曲、ディストーションが補正されることを特徴とする。
[作用] 上記構成の本発明においては、被照射体上のスポット
を1個所において疑似的に検出するのではなく被照射体
のスポットの集光状態を複数個所において直接的に観測
しているので、スポットのフォーカシングを制御できる
のみでなく良像面と被照射体面の精緻な一致なども達成
でき、400dpiから600dpi程度の解像力の限界を突き破っ
て1200dpiや2500dpiといった高精細なスポット形状の調
整も可能となっている。また、複数個所の観測を1つの
検出手段で行なう場合、構成も簡単となる。
[実施例] 第1図は本発明の第1実施例の構成を示す。同図にお
いて、1は半導体レーザを含むレーザユニット、2はレ
ーザユニット1からの光束を集光するコリメータレン
ズ、3はコリメータレンズ2を光軸方向に前後動させる
ためのアクチュエーター、4は不図示のモータにより矢
印5方向に高速で回転されるポリゴンミラー、6は必要
に応じてトーリックレンズ等が用いられるf・θレンズ
である。
ここにおいて、アクチュエーター3としては、ボイス
コイル、ヘリコイドと回転モーターの組合わせ、板バネ
をピエゾ素子で駆動するもの、CDプレーヤのピックアッ
プや光磁気記録装置の光ピックアップで用いられている
もの等が広く適用され、要素1、2、3、4、6はフレ
ーム7に取り付けられており、このフレーム7は回動中
心8(ポリゴンミラー4による光束の偏向中心点)を中
心として矢印9の方向に回動可能となっている。
更に、10は本体機枠と一体的に構成された不動の機枠
の一部、11はこの機枠の一部10に取り付けられたパルス
モータ、12はパルスモータ11の回動方向によって前後進
するシャフトであり、シャフト12はフレーム7を回動方
向9aに押している。また、13はシャフト12と並行してフ
レーム7を回動方向9bに引張っている引張りコイルバネ
であり、これによりパルスモータ11の回動によりフレー
ム7の回動方向9の回動が実現される。
14はフォトダイオードから成るビームディテクタ、15
は折り曲げミラーであって、これによりレーザースキャ
ンの1走査における開始端が光学的に検出されて画像の
書き込みタイミングが決定される。また、16は感光体で
あり、ドラム状に形成された電子写真感光体や、ドラム
状に巻き付けられた銀塩写真感光体等が用いられる。
次に、感光体16上の走査光束のスポットの集光状態や
姿勢を検出する検出機構を説明する。
この検出機構では、画像書き込み開始端側のスポット
からの反射光がレンズ17でコリメートされ、折り曲げミ
ラー18によって結像レンズ19に導かれ、2次元撮像素子
20にスポット形状を結像している。更に、画像書き込み
終端側のスポットからの反射光はレンズ21によりコリメ
ートされ、ハーフミラー22によって反射されて結像レン
ズ19に導かれ、2次元撮像素子20にスポット形状を結像
している。
以上の構成に基づいて第1実施例の動作を説明する。
第1図では、温度、湿度、経時変化等によって良像面
23が感光体16の面に対して傾いている状態が示されてい
る。即ち、画像開始端24では走査光束は適正に集光して
正確なスポット形状となっているが、画像終端25側では
感光体16の面より奥に良像が形成される状態で感光体16
上ではデフォーカス像が形成されている。
この様な状態のとき、撮像素子20に入る情報は第2図
の様になる。同図において、26はビームディテクタ14に
入る信号を示し、各走査毎に、走査光束が画像開始端24
に達する直前に信号27が検出される。28は撮像素子20か
ら信号を掃き出す為のカウンタを示し、書き込み開始端
のトリガー29はビームディテクタ14の信号27の立上がり
からの一定遅延時間T1によって決定される。この遅延時
間T1は折り曲げミラー15の位置と結像レンズ17の位置と
走査速度によって機械設計時に一義的に決定される。
書き込み終端側のトリガー30も同様に、折り曲げミラ
ー15の位置と結像レンズ21の位置と走査速度によって、
機械設計時に遅延時間T2が一義的に決定されることによ
り決定される。
以上より、ビームディテクタ14の信号27からT1時間後
にトリガー29により撮像素子20の信号を読み出すことに
よって、書き込み開始端24のスポット形状31が検出さ
れ、T2時間後にトリガー30によって撮像素子20の信号を
読み出すことにより、書き込み終端25のスポット形状32
が検出される。
こうして、感光体16上のフライングスポットの望まし
い形状は予め分かつているので、スポット形状31が望ま
しい形状に一致しており、スポット形状32がデフォーカ
スしていることが知られる。
この検出結果から、第1図に示す様に、良像面23が傾
いていることが分かる。
この検出結果に基づいて良像面23の傾きを補正する方
法の例を第3図によって説明する。この場合、フレーム
7を回動することで上記の傾きが補正されると判断され
て、パルスモータ11のシャフト13が後退させられフレー
ム7が矢印9b方向に回動させられる。これにより、第3
図の如く良像面23が感光体16の面と平行にされる。
ここで再び、光束が走査され、このときのスポットの
集光状態が撮像素子20で検出される。第4図にこの撮像
情報を示す。ここでは、開始端24のスポット形状31と終
端25のスポット形状32は共に理想形状より大きい、即ち
デフォーカスしているが、両者は同一形状であるから良
像面23は感光体16に平行であることが知られる。
従って、この結果に基づいてコリメータレンズ2を光
軸方向に動かしてフォーカシングを行なえばよいと判断
される。第5図はこのフォーカシング方法の1例を示
す。ここでは、撮像素子20による情報に基づいてアクチ
ューター3が動作せしめられてコリメーターレンズ2が
前後進させられ、良像面23と感光体16面とが全走査領域
において一致させられ、正しい焦点合わせが行なわれ
る。
即ち、光束が走査されてスポットの集光状態が撮像素
子20で検出され、第6図に示す撮像情報に基づいて、開
始端のスポット形状31と終端のスポット形状32が所望の
設計値になる様に、第5図の如くコリメーターレンズ2
が前後進させられれば良い。この合焦状態への収束方法
としては、近年知られているオートフォーカスカメラに
おける収束方法などを用いれば良い。
以上の様に、第1実施例では1つの検出手段で複数個
所のスポット形状を観測して像面の傾き、フォーカシン
グ等が補正され所望のスポットを全走査領域で得ること
ができる。
第7図は第2実施例を示す。第2実施例では、感光体
16の支持ドラム33がガラス等の透明体で構成され、コリ
メーターレンズ17、折り曲げミラー18、結像レンズ19、
撮像素子20、コリメーターレンズ21、ハーフミラー22が
支持ドラム33の内部に配置され、更に、第3のコリメー
ターレンズ3 4、第3の折り曲げミラー(ハーフミラ
ー)35を配することにより、スポット形状を3個所で測
定する様になっている。
第8図に撮像素子20による撮像情報を示す。両端部の
スポット形状31、32に加えて中央部のスポット形状36を
知ることにより、この検出結果に基づいて像面湾曲やデ
ィストーションをも加味した補正ができる。従って、よ
り精密なスポットの集光状態の制御が可能となる。
尚、像面湾曲やディストーションの補正はf・θレン
ズ6などを制御することにより行なえば良い。
以上の実施例では撮像素子を1つ設けるのみで、複数
個所の検出を行なっていたが、第9図に示す様に、各検
出個所に対応して撮像素子を設けてもよい。
第9図において、117は開始端24からの光を撮像素子1
18に結像する結像レンズであり、119は終端25からの光
を撮像素子120に結像する結像レンズである。第9図の
第3実施例では撮像素子の数が増えるのでその点第1実
施例と比べて構成が複雑となるが、反面、ミラー18、22
などが不要となる。
その他の点、動作については第1実施例と実質的に同
じである。
同様に、第7図に示す第2実施例についても、各観測
個所に対応して撮像素子を設ける構成としても良い。
ところで、上記実施例において、検出機構を作動させ
てスポットの集光状態を調整することは、適宜の間隔を
置いて間欠的に行なったり、或は、温度センサなどを設
けて温度などが一定値以上になったことが検出されたと
きなどに行なったりすれば良い。
また、検出機構の検出結果に基づいて良像面、フォー
カシング、更には像面湾曲などの制御を行なう方法は、
上記例はあくまで1例であって、公知の方法を適当に用
いれば良い。
[発明の効果] 以上の本発明の構成によれば、感光体などの被照射体
上のスポットの状態が2個所以上で観測される為、像面
の傾きや、フォーカシングなどが正確に補正され、従っ
て良像面を被照射体に正確に一致させることができる。
よって、従来技術では達成できなかつた高密度画像形
成などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の構成図、第2図は撮像素
子に入る情報を説明する図、第3図は像面の傾きの補正
を行なう方法を説明する図、第4図は像面傾き補正を行
なった後に撮像素子に入る情報を説明する図、第5図は
フォーカシングを行なう方法を説明する図、第6図はフ
ォーカシングを行なった後に撮像素子に入る情報を説明
する図、第7図は本発明の第2実施例を説明する図、第
8図は第2実施例の場合において撮像素子に入る情報を
説明する図、第9図は第3実施例を説明する図である。 1……レーザーユニット、2……コリメーターレンズ、
3……アクチュエータ、4……ポリゴンミラー、6……
f・θレンズ、7……フレーム、11……パルスモータ、
13……コイルバネ、14……ビームディテクタ、16……感
光体、19、117、119……結像レンズ、20、118、120……
撮像素子、23……良像面

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光束を偏向器を用いて被照射体
    上に走査する走査光学装置において、 前記被照射体上の走査光束のスポットの集光状態を少な
    くとも2個所で観測して検出する為の検出手段を備え、
    前記検出手段の出力に基づいて、前記走査光束のスポッ
    トのフォーカシングが制御されることを特徴とする走査
    光学装置。
  2. 【請求項2】前記検出手段は、複数の観測個所に対応し
    て複数設けられている請求項1記載の走査光学装置。
  3. 【請求項3】前記検出手段は、走査開始端側と走査終端
    側に設けられている請求項1記載の走査光学装置。
  4. 【請求項4】光源からの光束を偏向器を用いて被照射体
    上に走査する走査光学装置において、 前記被照射体上の走査光束のスポットの集光状態を少な
    くとも2個所で観測して検出する為の検出手段と、前記
    光源と前記偏向器が取り付けられたフレームを移動させ
    る移動手段を備え、 前記検出手段の出力に基づいて前記移動手段を制御する
    ことにより、走査光束の良像面の被照射体に対する姿勢
    を変化させることを特徴とする走査光学装置。
  5. 【請求項5】前記検出手段は、走査開始端側と走査終端
    側に設けられている請求項4記載の走査光学装置。
  6. 【請求項6】光源からの光束を偏向器を用いて被照射体
    上に走査する走査光学装置において、 前記被照射体上の走査光束のスポットの集光状態を少な
    くとも3個所で観測して検出する為の検出手段を備え、
    前記検出手段の出力に基づいて、被照射体上の像面湾
    曲、ディストーションが補正されることを特徴とする走
    査光学装置。
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